造福人类的血栓盾构机器人走近临床

百科大全 2025年07月23日 22:24 1 admin

造福人类的血栓盾构机器人：斯坦福2毫米微型"盾构机"开启血栓治疗新纪元

造福人类的血栓盾构机器人走近临床

一、突破性技术改写血栓治疗史华人科学家团队登《Nature》

2025年6月，斯坦福大学赵芮可团队在《Nature》期刊发表的"Milli Spinner"血栓盾构机器人技术，以工程学与医学的跨界创新，为全球血栓患者带来革命性治疗方案。这款直径仅1.2-2.5毫米的微型装置，因取栓机制类比工程盾构机而得名，其首次血栓清除成功率达90%，较传统技术11%的水平实现八倍提升，在猪肾动脉和颌动脉模型中验证了"8秒再通血管"的急救能力。

"这就像用精密的棉花糖搅拌棒处理血管里的'堵塞物'。"赵芮可博士在接受采访时比喻道，机器人通过每分钟40000转的高速旋转，利用伯努利效应产生剪切力与负压吸力，将血栓压缩至原体积的5%后精准抽吸，这种"非破坏性清除"策略使栓体碎裂率从传统方法的25-40%降为零，从根本上避免了二次栓塞风险。

二、传统治疗困局与微型机器人的破局之道

国家心血管病中心数据显示，我国每年约350万人死于血栓相关疾病，且发病年龄呈年轻化趋势。现行治疗手段中，药物溶栓存在出血风险高、时间窗窄（如脑卒中仅4.5小时）等局限，而机械取栓的支架抓捕技术对直径小于2毫米的末梢血管血栓束手无策，尤其面对富含纤维蛋白的顽固血栓时，首通率仅28.9%。

Milli Spinner的颠覆性突破体现在三个维度：在器械微型化方面，镍钛合金记忆管与医用聚合物构成的柔性机身，可通过血管最小5毫米的弯曲半径；能量转化效率上，磁耦合传动使能量损耗低于5%，8秒取栓仅消耗0.5焦耳能量；治疗机制上，其"旋转压缩-负压抽吸"的复合动作，如同盾构机开挖隧道般同步完成血栓清除与血管修复。在猪脑动脉模拟环境中，该技术实现了较传统方法快99.7%的再通速度，为急救争取了宝贵时间窗口。

三、从实验室到临床：多学科交叉的创新范式

这项跨学科成果的诞生，源于生物医学工程与流体力学的深度融合。团队通过计算流体力学（CFD）优化的鳍片-狭缝结构，将负压吸力提升至传统设备的8倍，达到-80毫米汞柱；仿生力学设计的前端模块，在40000转/分钟转速下产生150千帕剪切应力，足以致密化纤维蛋白网络。值得关注的是，该技术已启动De Novo审批路径，相比传统医疗器械审批周期缩短50%以上，预计2026年进入临床试验阶段。

与此同时，国内科研团队也在该领域取得突破。同济大学生物医学工程团队开发的仿生趋磁细菌微型机器人群，通过磁场调控实现集群溶栓，在微血管血栓模型中运动速度达161.7μm/s；哈工大-哈医大联合团队的纳米机器人集群则能在6分钟内清除大鼠深静脉4毫米血栓，展现出处理陈旧性血栓的独特优势。这些研究共同构成了血栓机器人领域的"中国方案"。

四、未来医疗图景：从血栓清除到精准能量操控

"这项技术的临床转化将重塑急性血管闭塞救治的黄金标准。"参与研究的血管外科专家指出，除现有的血栓治疗外，该平台未来可拓展至泌尿系统结石清除等领域，其"结构重塑替代暴力清除"的理念，正推动微创介入技术向"精准能量操控"方向发展。

赵芮可团队透露，短期将推进无缆化磁控导航升级，实现机器人在血管内的自主运动；长期规划则包括整合人工智能技术，结合血管内超声实时规划取栓路径。更令人期待的是，采用镁合金/聚乳酸等可降解材料的下一代机器人，有望避免二次手术取出的风险。

当直径2毫米的金属丝在血管内以41.9米/秒的线速度旋转，它不仅搅动着生命的河流，更开启了一个医工融合的全新时代。随着这类"血管清道夫"从实验室走向临床，每年因血栓失去生命的数百万人或将迎来更有希望的未来——这或许就是科技最动人的模样：以毫米级的精密，丈量生命的长度。