河北
康考迪亚大学的研究人员开发了一种人工智能辅助技术和一个机器人平台，未来或许能帮助外科医生进行更安全、更快速且微创的手术，用于治疗患者神经血管通路深处的血栓等病症。
这种方法靠的是小型、柔软、灵活的机器人，它们能够在人体内精细复杂的通路中穿梭，以发现并清除可能危及血流的障碍物。这些机器人由一种生物相容性橡胶类复合材料制成，其中包含微粒，使其能够通过外部磁铁进行无线引导。
研究人员认为，他们的方法有望大幅改进目前基于导管的介入治疗，因为柔软、磁力引导的机器人能帮外科医生避开血管壁损伤或穿孔这类风险。
"无线磁场为医疗和微创手术带来了很多应用可能，"吉娜·科迪工程与计算机科学学院机械、工业与航空航天工程系教授、论文作者拉明·塞达加提说。
这些微小的磁性软体机器人附着在传统导管和手术导丝的尖端，使外科医生能够将连接式机器人引导至阻塞部位，进行干预操作，并以较低风险将其带回。
与标准方法相比，该系统将追踪偏差降低了多达77%，同时所需的操控力度也更小。
该论文发表在期刊《智能材料与结构》上。
精准移动与测量
这种毫米级机器人通过安装在六轴机械臂上的强力永磁体进行引导。通过调整磁体的角度和位置，研究人员可以精确控制软体机器人的弯曲和移动方式。
与许多依赖笨重电磁铁和较为简单的开环控制方法的现有磁性机器人系统不同，新系统能持续测量机器人的位置。
研究人员还开发了一种先进模型，将分析方法与深度学习相结合，以预测机器人在变化的磁力、重力和流体流动条件下（比如人体内部）会如何反应。
他们还训练了另一个深度学习模型，能够从高速相机图像中识别机器人的形状和末端位置。这样研究人员就能实时监控机器人的位置和变形，并为闭环系统提供反馈。
测试模拟手术条件
接着，研究人员用一系列用来模拟真实手术条件的体外实验来测试这个机器人平台。他们还建了透明流体通道，来模拟有液体流动的血管环境。
实验评估了机器人在不同磁场条件和流体流速下精确跟踪运动路径的能力。闭环控制系统一直比传统控制方法表现更好，精度、稳定性和抗流体流动干扰的能力都更胜一筹。
研究表明，即使在模拟血液流动的流体环境中，该机器人也能实现精准跟踪。
“这篇概念验证论文确实是多学科交叉的，融合了材料设计、机器人学、计算与实验力学、AI和控制技术，”Sedaghati说。
Alireza Moezi，2026届博士毕业生，是这篇论文的第一作者。他现在在麦吉尔大学做博士后。机械、工业与航空航天工程系的教授Subhash Rakheja也参与了这项研究。
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