修回日期: 2006-01-09
接受日期: 2006-01-21
在线出版日期: 2006-02-28
目的: 探讨医用微型机器人在肠道内行走是否对肠道造成损伤.
方法: 完整肠系膜的猪小肠20根, 对机器人行走过的肠道进行切片检查, 显微镜下观察小肠组织结构.
结果: 镜下显示猪小肠组织结构完整, 20例猪小肠都没有出现小肠微绒毛断裂、脱落, 黏膜下层没有出现组织破损, 肌层的平滑肌完好无损.
结论: 该医用微型机器人没有对肠道造成损伤.
引文著录: 刘金华, 王树卿, 刘丹阳. 医用微型机器人对肠道损伤的探讨. 世界华人消化杂志 2006; 14(6): 618-620
Revised: January 9, 2006
Accepted: January 21, 2006
Published online: February 28, 2006
AIM: To investigate whether the application of miniature robot can result in intestinal injury.
METHODS: Experimental pig intestines (n = 20) were used in this study. Tissue sections were prepared from where the miniature robot passed. The structures of the intestinal mucosa were observed under light microscope.
RESULTS: Intact structures of intestines were observed under microscope. All the 20 pieces of pig intestines had no ruptures and shedding of microvilli, and injuries of submucosa.
CONCLUSION: The miniature robot can walked through the intestinal tract and do no harm to the intestinal mucosa.
- Citation: Liu JH, Wang SQ, Liu DY. Investigation of miniature robot-induced injury in intestinal tract. Shijie Huaren Xiaohua Zazhi 2006; 14(6): 618-620
- URL: https://www.wjgnet.com/1009-3079/full/v14/i6/618.htm
- DOI: https://dx.doi.org/10.11569/wcjd.v14.i6.618
微型机器人是机器人领域的一个分支, 是先进科学技术发展的必然结果, 是我国科教兴国策略带来的一项成果. 我国机器人领域经过十几年的研制﹑生产﹑应用, 得到了飞速的发展, 特别是863计划的实施, 使我国基本掌握了喷涂机器人、弧焊机器人、点焊机器人、搬运机器人、装配机器人、特种机器人[1]的设计制造技术, 而且还解决了控制, 驱动系统的设计和配置、软件的设计和编制等关键技术, 本实验设计的微型机器人是受到医学领域的脑外科机器人[2]和内镜治疗疾病[3-17]的启发, 采用负压吸引装置抓吸小肠. 将来随着实验的深入, 其可能会应用到普通外科和消化内科.
新鲜的带完整肠系膜的猪小肠20根、医用微型机器人、负压吸引机、主机、冷光源、显示器、固定液、冰箱、切片机、显微镜、微机等.
在机器人工作部抓吸过小肠的地方用笔标记, 同时取材固定做切片, 显微镜下观察小肠组织结构有无损伤. 同时在同一根肠道内未被工作部抓吸的地方也取材固定做切片, 对比观察看是否出现小肠微绒毛断裂、黏膜下层受损或者是肌层出现断裂等现象.
统计学处理 数据以mean±SD表示, P<0.05为有统计学意义.
镜下组织切片发现机器人工作部抓吸过的20例小肠都没有出现小肠微绒毛断裂、脱落, 黏膜下层没有出现组织破损, 肌层的平滑肌完好无损(P<0.01, 图1). 未被工作部抓吸的地方也取材固定做切片(图2). 微型机器人能够行走, 借助连接身体外的负压吸引装置所产生的负压吸引力在操作者的控制下能够从十二指肠端顺利进入小肠. 机器人的构造原理采用软体设计, 气动装置, 负压吸引产生动力为原理, 工作部好似寄生虫的吸盘. 机器人能够行走的压力值要大于3.50×103 kPa的负压吸引值, 在行走过程中有滑脱现象, 滑脱的相对肠管长度约是0.04 m, 加大体外部负压后, 滑脱现象消失, 滑脱现象消失的压力值要大于3.60×103 kPa的负压吸引力. 工作部负压值为-3 600±100 kPa, 所消耗的时间为1.02±0.04 h.
通过实验证明该医用微型机器人在肠道内行走对肠壁未造成任何损害, 行走过的肠道特别是被抓吸过的肠壁没有受到破坏. 从片子上可以清晰看出肠微绒毛结构清晰, 黏膜下层亦完好无损, 说明该微型机器人负压抓吸原理可行. 从实验中测得开口面积处产生的压强为-3.5×103 kPa, 也就是说猪小肠承受负压能力强, 肠道对微型机器人动力臂产生的负压能够承受. 因而从客观上保证了微型机器人的进一步制作和深入研究. 如果肠道耐受不了行走负压, 那么也就标志了该种设计原理是不可行的. 通过对微型机器人行走后对肠道损伤的探讨, 我们知道了该微型机器人行走原理及设计是可行的, 对指导将来活体动物实验提供了客观依据. 而且从实验测试中得知, 行走负压尽量不能超过-3.7×103 kPa, 为将来提供了实验数据参照. 而且通过实验我们还发现肠道的折叠性很强, 仅机器人尾部大约0.2 m的距离就可以折叠近1 m的小肠, 说明肠道还有很强的可折叠性. 综上所述, 对肠道的深入研究可以得知肠道各方面的性质, 对指导机器人吸盘的大小、负压值是多少, 都提供了客观的指标. 对早日进入临床实验提供了数据支持.
目前应用在医学领域的机器人有脑外科机器人和应用在肠道内的胶囊机器人. 胶囊机器人只能够进行图像采集, 而不能进行标本采集和具体治疗, 微型软体机器人的不断改进和完善会给医学带来新的治疗手段.
本文研究的热点和重点是微型软体机器人对肠道的作用.
本文为负压吸引原理的机器人提供了科学的实验依据, 将进一步完善机器人的性能和结构的优化.
滑脱现象: 由于吸力值不大导致机器人行走时抓不住肠壁, 造成相对位移缩短的现象.
电编:张敏 编辑:潘伯荣