软体机器人有望帮助医生诊断和治疗小肠疾病

小肠疾病往往难以诊断和治疗。 小肠长度超过20英尺、直径约1英寸，且位于身体深处，因此比结肠或胃等其他消化道部位更难进入。 为克服这些困难，MIT工程师设计了一种新型机器人小肠镜，它能在小肠狭窄通道中轻松移动，从而完成成像、给药以及切除小息肉或取组织样本做活检。

在设计这款新机器人时，研究人员从蛇的运动方式以及帮助蛇在光滑表面获得抓地力的鳞状皮肤中获得灵感。 一种特殊的纹理涂层帮助机器人在狭窄管道中缓慢前行时附着在肠道黏膜内衬上。 与内窥镜类似，该机器人搭载多种工具，用于检测和治疗可能遇到的异常。 “当我们评估小肠时，目的要么是诊断，要么是治疗。

如果发现需要切除的小息肉，这款机器人让我们能够取活检或将其切除，”MIT机械工程教授、布莱根妇女医院胃肠病学家、MIT和哈佛Broad研究所准成员Giovanni Traverso说。 Traverso是该研究的高级作者，论文今日发表在Science Robotics上。

论文第一作者包括前MIT博士后、现德克萨斯大学西南医学中心助理教授Binbin Ying，MIT研究生Ahmad Mujtaba Jebran，以及前MIT研究科学家Sahab Babaee。 医生需要在小肠内评估的最常见问题包括出血、病变和阻塞。

目前诊断这些肠道并发症的唯一方法是双气囊小肠镜。 在该过程中，医护人员交替充气和放气两个气囊，帮助小肠镜推进通过小肠。 这一过程缓慢而费力，因此MIT团队希望设计一种更易控制、能更快通过肠道的小肠镜替代方案。 “我们试图克服的根本挑战是如何以更自动化的方式评估那段20到25英尺的小肠，”Traverso说。

这种新型管状机器人采用类似蛇的运动策略通过狭窄的小肠。 蛇在地面滑行时，可以先收缩身体一侧的肌肉，再收缩另一侧，从而控制方向。 为模拟这一点，研究人员设计了控制机器人运动的多功能执行器。 每个执行器包含四个腔室，可以按不同组合充气，促使管体向任意方向伸展或弯曲。

“通过调节进入这些腔室的气量，你可以调节机器人运动的方向，”Traverso说。 机器人的头部和尾部段还包含额外的可膨胀锚定气囊，交替充气和放气，帮助机器人前进。 这些头尾段覆盖着受剪纸启发制成的特殊图案套筒——剪纸是折纸的一种变体，涉及切割和折叠纸张。

利用这项技术，研究人员制造出平铺的涂层……