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近日，來(lái)自波士頓兒童醫(yī)院的研究人員通過(guò)研究開(kāi)發(fā)出了一種可植入能夠進(jìn)行編程的醫(yī)療機(jī)器人，其能夠通過(guò)應(yīng)用牽引力來(lái)刺激發(fā)育不良的組織進(jìn)行組織生長(zhǎng)，從而逐漸延長(zhǎng)管狀器官，同時(shí)并不會(huì)影響器官的功能或誘發(fā)患者出現(xiàn)一些明顯不適，相關(guān)研究刊登于國(guó)際雜志Science Robotics上。這種機(jī)器人系統(tǒng)能夠在大型動(dòng)物機(jī)體中誘導(dǎo)細(xì)胞增殖并且延長(zhǎng)食道部分（可達(dá)75%），同時(shí)動(dòng)物依然能夠保持覺(jué)醒并且進(jìn)行移動(dòng)，研究者表示，這種系統(tǒng)或能有效治療長(zhǎng)間隙的食管閉鎖癥，還能用來(lái)延長(zhǎng)短腸綜合征患者機(jī)體的小腸長(zhǎng)度，長(zhǎng)間隙的食管閉鎖癥是一種罕見(jiàn)的出生缺陷，患者在出生時(shí)部分食管處于缺失狀態(tài)。
圖片來(lái)源：www.mdtmag.com
當(dāng)前治療長(zhǎng)間隙食管閉鎖癥的最有效的手段就是Foker過(guò)程，這種方法能利用利用手術(shù)縫線慢慢延長(zhǎng)食管，為了預(yù)防食管被撕裂，患者必須被麻醉處于昏迷狀態(tài)，同時(shí)還需要在重癥監(jiān)護(hù)室呆上1-4周時(shí)間，長(zhǎng)時(shí)間的固定不動(dòng)狀態(tài)常常會(huì)誘發(fā)患者出現(xiàn)其它并發(fā)癥，比如骨折或血塊等。
醫(yī)學(xué)博士Russell Jennings表示，這項(xiàng)研究計(jì)劃闡述了一種概念驗(yàn)證思路，即利用微型機(jī)器人就能誘導(dǎo)患者機(jī)體中器官的生長(zhǎng)，同時(shí)還會(huì)避免食管閉鎖患者在治療過(guò)程中所需要的鎮(zhèn)靜和麻痹操作，目前這些機(jī)器人的潛在用途還有待于繼續(xù)探索，未來(lái)研究人員或有望在很多器官中使用這種微型機(jī)器人。這種機(jī)動(dòng)性的機(jī)器人設(shè)備只會(huì)吸附到食管中，因此患者可以自由自在地移動(dòng)，其被光滑、具有生物兼容性的防水“皮膚”所覆蓋，包括兩個(gè)連接環(huán)，置于食管周圍；此外，機(jī)體外部的一種可編程的控制器就能將可調(diào)節(jié)的牽引力應(yīng)用到連接環(huán)上，從而就能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定地將組織牽拉到想要的方向上。
目前研究人員正在豬的食管中檢測(cè)這種新型設(shè)備，其中5只豬接受了移植物，3只豬作為對(duì)照，在8-9天的時(shí)間里，兩個(gè)連接環(huán)之間的距離每天都會(huì)增加2.5厘米，其中兩個(gè)連接環(huán)位于食道兩側(cè)，往相反的方向進(jìn)行牽拉，盡管這種設(shè)備對(duì)食管施加了牽引力，但動(dòng)物依然能夠正常進(jìn)食，同時(shí)并沒(méi)有表現(xiàn)出任何不適感。在第10天時(shí)，食管的片段大約平均增加了77%，對(duì)組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，組成食管的細(xì)胞表現(xiàn)出了增殖的跡象，同時(shí)器官還能維持正常的尺寸。Pierre Dupont博士說(shuō)道，這就表明，我們不能簡(jiǎn)單地牽拉食管，其是通過(guò)細(xì)胞生長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)尺寸延長(zhǎng)的；目前研究人員希望在短腸綜合征大型動(dòng)物模型機(jī)體中開(kāi)始檢測(cè)這種機(jī)器人系統(tǒng)，由于長(zhǎng)間隙食管閉鎖癥非常罕見(jiàn)，而短腸綜合征的發(fā)病率則相對(duì)較高，新生兒出生時(shí)壞死性小腸結(jié)腸炎常常會(huì)誘發(fā)斷腸綜合征發(fā)生，而成年人中的克羅恩病或一系列感染或癌癥都需要切除大量的腸組織。
短腸綜合征是一種非常嚴(yán)重的疾病，患者常常需要靜脈輸液來(lái)保證進(jìn)食，這常常會(huì)導(dǎo)致患者出現(xiàn)肝衰竭，有時(shí)候則需要進(jìn)行肝臟移植或多臟器移植，而患者最后的結(jié)果也是非?？膳碌?，而且整個(gè)治療過(guò)程非常昂貴；研究人員希望能夠獲得更多資助來(lái)在大型動(dòng)物模型中進(jìn)行這種新型設(shè)備的檢測(cè)，以便最終能夠進(jìn)入人體臨床試驗(yàn)。
最后研究者Dupont表示，目前并沒(méi)有人知道能夠應(yīng)用到器官誘導(dǎo)其生長(zhǎng)的最佳牽引力的大小，實(shí)際上我們也并不知道應(yīng)該在臨床中使用多少牽引力，這都是基于外科醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)，而這種新型的機(jī)器人設(shè)備就能夠精確計(jì)算出最佳的牽引力水平，從而進(jìn)行準(zhǔn)確應(yīng)用。相關(guān)研究波士頓兒童醫(yī)院等機(jī)構(gòu)提供資助。
原始出處：Dana D. Damian, Karl Price, Slava Arabagi, et al. In vivo tissue regeneration with robotic implants. Science Robotics 10 Jan 2018:Vol. 3, Issue 14, eaaq0018 DOI:10.1126/scirobotics.aaq0018