磁场驱动微型机器人治疗癌症

由蒙特利尔放射科医生Gilles Soulez领导的加拿大研究人员开发了一种在MRI设备中使用磁体引导的微型机器人治疗肝肿瘤的新方法

将微型机器人注射到血液中以治愈人体的想法并不新鲜。这也不是科幻小说。在外部磁场的引导下，由可磁化氧化铁纳米颗粒制成的微型生物相容性机器人理论上可以以非常有针对性的方式提供医疗服务

到目前为止，一直存在一个技术障碍：这些微型机器人的重力超过了磁力，这限制了它们在肿瘤位于高于注射部位时的引导。虽然MRI的磁场很高，但用于导航和生成MRI图像的磁梯度较弱

“为了解决这个问题，我们开发了一种算法，可以确定患者身体在临床核磁共振成像中的位置，以利用重力并将其与磁导航力相结合，”CHUM研究中心研究员、蒙特利尔大学放射学、放射肿瘤学和核医学部主任Gilles Soulez博士说

“这种综合效应使微型机器人更容易到达为肿瘤提供食物的动脉分支，”他说。“通过改变磁场的方向，我们可以准确地将它们引导到待治疗的部位，从而保护健康的细胞。”

发表在《科学机器人》杂志上，这一概念验证可能会改变用于治疗肝癌的介入放射学方法

其中最常见的是肝细胞癌，每年在全球造成70万人死亡，目前最常用经动脉化疗栓塞治疗。这种侵入性治疗需要高素质的人员，包括直接对肝脏肿瘤的动脉进行化疗，并使用X射线引导的微导管阻断肿瘤的血液供应

在这项研究中，Soulez和他的研究团队与Sylvain Martel（蒙特利尔理工大学）和Urs O.Häfeli（不列颠哥伦比亚大学）的研究团队合作。这项研究的第一作者李宁是苏莱兹博士实验室的博士后

由于MRI兼容微型机器人注射器的开发，科学家们能够组装“粒子串”，即可磁化微型机器人的集合体。由于它们具有更大的磁力，因此更容易在MRI设备提供的图像上进行引导和检测

通过这种方式，科学家们不仅可以确保火车朝着正确的方向行驶，而且可以确保治疗剂量足够。随着时间的推移，每个微型机器人都会携带一部分待提供的治疗，因此放射科医生必须知道有多少

“我们对12头猪进行了试验，以便尽可能接近地复制患者的解剖条件，”Soulez说。“这被证明是决定性的：微型机器人优先导航被算法定位并到达目的地的肝动脉分支。”

他的团队确保肿瘤在肝脏不同部位的位置不会影响这种方法的有效性

“使用人类肝脏的解剖图谱，我们能够模拟微型机器人在19名接受动脉化疗栓塞治疗的患者身上的试验，”他说。Soulez说：“他们在肝脏的不同位置总共有30个肿瘤。在95%以上的病例中，肿瘤的位置与导航算法兼容，可以到达目标肿瘤。”

科学家还需要使用模拟流体通过血管流动的软件对血流、患者定位和磁场方向进行建模。这将有可能评估这些参数对微型机器人运输到目标肿瘤的影响，从而提高方法的准确性