로봇 공학 엔지니어는 심장 문제에 주의를 기울입니다

로봇 공학 엔지니어는 심장 문제에 주의를 기울입니다
날짜:
2022년 6월 17일
원천:
DGIST(대구경북과학기술원)
요약:
새로운 장치는 심혈관 질환 치료를 위해 자석을 사용하여 작고 구불구불한 혈관을 통해 가이드와이어를 원격으로 제어합니다.

심장 전문의 및 재료 과학자와 협력하는 로봇 및 전자 시스템 엔지니어로 구성된 다학문 팀은 외부 자기장을 사용하여 작고 구불구불한 혈관을 통해 가이드와이어를 정밀하고 원격으로 제어하는 ​​의료 로봇 장치를 개발했습니다. 대구경북과학기술원(DGIST) 연구진이 이끄는 연구팀은 이번 연구 결과를 첨단의료소재 저널에 발표했다.

추가 테스트와 상용화를 거친 이 장치는 좁아지거나 막힌 혈관을 찾아 치료하는 동안 의사가 X선 방사선에 노출되는 것을 최소화할 수 있습니다.

DGIST 로봇공학 엔지니어 최홍수는 “심혈관 질환은 전 세계적으로 주요 사망 원인이며 가능한 한 가장 침습적인 방법으로 이러한 질환을 진단하고 치료할 수 있는 것이 매우 중요하다”고 설명했다.

현재 경피적 관상동맥 중재술(PCI)은 사타구니의 대퇴동맥이나 손목의 요골동맥을 통해 가이드와이어를 삽입하여 인체에서 가장 큰 혈관인 대동맥에 도달할 때까지 전문적으로 조작하는 방법입니다. 그런 다음 조영제를 대동맥에 주입하여 심장에 영양을 공급하는 관상 동맥으로 퍼집니다. 그런 다음 X선 이미지를 촬영하여 이 동맥에 존재하는 막힘을 정확히 찾아냅니다. 이 개입에는 엄청난 기술이 필요하며 여전히 혈관 천공으로 이어질 수 있습니다. 또한 절차가 환자의 침대 옆에서 수행되기 때문에 의사가 X선 방사선에 불필요하게 노출되는 것을 포함합니다.

최근 몇 년 동안, 연구원들은 이러한 종류의 절차의 원격 제어를 개선하기 위해 로봇 자기 시스템의 사용을 조사해 왔습니다. 그러나 개발된 시스템은 종종 부피가 크고 충분히 빠르게 응답하지 않습니다.

이제 Choi와 그의 팀은 제어 가능한 외부 자기장을 적용하여 자기 조종 가능한 마이크로 로봇 가이드와이어를 원격으로 제어하는 ​​시스템을 개발했습니다. 자기장은 수술용 침대 아래 반구형 구성으로 배열된 8개의 전자석으로 구성된 '전자기 작동 시스템'에 의해 생성됩니다. 환자는 동맥에 삽입된 가이드와이어를 사용하여 침대에 눕히고 자기장을 변경하여 원격으로 안내합니다. 가이드와이어는 표면 마찰이 거의 없이 혈관을 통과할 수 있는 생체적합성 실리콘 튜브로 만들어졌습니다. 마이크로 로봇 튜브의 끝 부분은 네오디뮴-철-붕소 영구 자석과 자기 조향을 위한 경자성 복합 재료를 캡슐화합니다.

연구원들은 먼저 2D 및 3D 인쇄 혈관 모델을 사용하여 시스템을 테스트했습니다. 그런 다음 그들은 마취된 돼지에서 이를 테스트하여 골반, 신장 및 심장의 작고 구불구불한 동맥을 통해 가이드와이어를 원격으로 제어할 수 있었습니다.

최 교수는 "우리가 제안한 전자기 제어 가능한 마이크로 로봇 중재 시스템(ECMIS)은 의사가 저강도 자기장을 사용하여 X선 차폐된 제어 부스에서 원격으로 절차를 수행할 수 있도록 권한을 부여하여 방사선 노출을 줄일 수 있습니다."라고 말합니다. "또한 기존 PCI를 수행하는 데 필요한 높은 수준의 교육이 필요하지 않습니다."

더 많은 테스트와 개선이 여전히 필요하지만 연구원들은 이미 신경계와 폐의 혈관을 표적으로 삼을 수 있도록 장치를 추가로 수정할 계획입니다.