新成果|肌骨系统微机器人研究综述登上国际顶级期刊

健康   2024-07-26 00:07   江苏  



聚焦医工交叉

肌骨系统微机器人

研究综述

登上国际顶级期刊




导语


近日,东南大学附属中大医院滕皋军院士团队骨科芮云峰教授联合东南大学机械学院王乾乾教授,在微纳领域国际顶级期刊《Nano-Micro Letters》(中科院一区)发表了题为“Delivering Microrobots in the Musculoskeletal System”的研究成果,在国际上率先对近年来微机器人在肌肉骨骼系统中的应用进展进行系统综述,重点介绍了用于组织再生的微机器人系统的设计策略。回顾了肌肉骨骼系统中微机器人的制造、驱动和控制以及成像引导,并讨论了微机器人在肌肉骨骼系统和再生医学中未来临床应用的前景和挑战。

东南大学附属中大医院骨科芮云峰教授为通讯作者,中国科学院院士滕皋军及王乾乾教授为共同通讯作者,东南大学外科学曹牧珉博士研究生为第一作者、盛仁旺硕士研究生为共同第一作者。




01

研究背景



肌肉骨骼系统疾病是造成全球疾病负担的主要原因,目前的治疗方法疗效有限。患者经常遭受慢性疼痛,最终可能不得不接受终末期手术。因此,未来的治疗应注重对局部病变的早期发现和干预。微机器人以其智能、精准、微创的靶向输送优势,逐渐在生物体中得到应用。通过控制和成像系统的结合,可以将具有良好生物安全性的微机器人运送到所需的区域进行治疗。在肌肉骨骼系统中,微机器人主要用于运输干细胞/药物或清除体内有害物质。与传统的生物材料和组织工程策略相比,主动运动提高了细胞/药物局部靶向的效率和渗透。

本文综述了微机器人系统在肌肉骨骼系统不同组织中的前沿应用。我们通过评估不同微机器人的特点,总结了阻碍临床翻译的挑战和障碍,最后指出了微机器人在肌肉骨骼系统中的未来发展方向。




02

主要内容



本文重点介绍了微机器人的设计、驱动机构和装置、跟踪成像系统以及在体内的应用。与传统的治疗方法和组织工程不同,微机器人系统具有精确定位、实时成像和远程调节的特点。


为了推进微机器人在肌肉骨骼系统的

临床转化,应着重攻克以下关键问题:

使用经FDA批准的生物相容性和临床安全的材料;通过更好的控制系统提高药物/细胞靶向和固定的效率;需要成像系统来监测递送效果以及支持给药后疗效评估;开发靶向固定后原位调节策略,包括磁诱导、生物活性因子协同治疗和光热治疗;发明一种临床适用的可移动多自由度无线驱动/控制系统。




03

结论



微机器人已经逐渐从未来前沿技术向临床实践靠拢。未来,来自临床医学、机械工程、材料科学和生命科学领域的研究人员将齐心协作并专注于当前核心问题,以推进微机器人系统在肌肉骨骼系统和再生医学中的临床转化。




作者简介

曹牧珉

本文第一作者   

东南大学外科学博士研究生

盛仁旺

   共同第一作者

   东南大学临床医学硕士研究生


滕皋军  通讯作者

中国科学院院士,医学影像与介入放射学家,主任医师、教授。东南大学医学与生命科学部主任,东南大学附属中大医院院长兼介入治疗中心主任。EngMedicine 创刊主编,中国医师协会介入医师分会(CCI)会长,国际介入与多学科治疗肿瘤学会(ISMIO)创始主席,国家产教融合介入医学工程创新平台负责人。

王乾乾  通讯作者

东南大学青年首席教授、博士生导师。现任机械工程学院副院长,机器人系主任(兼)。入选国家海外高层次青年人才计划,首批小米青年学者,MINE优秀青年科学家奖获得者。主持承担国家自然科学基金、江苏省科技计划项目等多项科研项目。近年来发表高水平一作/通讯论文20余篇,包括Science Robotics,Science Advances, ACS Nano, IEEE Transactions,多篇文章入选ESI高被引论文及ESI热点论文;在IEEE ICRA、IEEE/RSJ IROS 等机器人领域国际知名会议中发表多篇论文并做报告和主题研讨;研究成果得到Nature News、东南大学、香港创新科技署等国内外科研院所和专业机构的广泛报道。担任IEEE Transactions、IEEE IROS等多个专业期刊及国际会议的副编辑、客座编辑和审稿人,任《机械工程学报》《极端制造》(IJEM)等期刊青年编委,出版 Springer、Taylor&Francis 英文专著2部。主要研究方向包括微纳机器人学、微机器人集群系统及磁控医疗装备的研发与应用。


芮云峰  通讯作者

东南大学教授、主任医师,博士生导师、博士后合作导师,南京医科大学(兼职)博士生导师。香港中文大学博士、博士后。现任东南大学附属中大医院骨科行政副主任,东南大学医学院院长助理、临床技能中心主任、外科学系副主任,东南大学创伤骨科研究所副所长。从事严重多发创伤、老年骨创伤和急慢性肌腱损伤的临床与科研工作20余年。兼任江苏省医师协会第三届理事会理事、江苏省老年医学学会常务理事、江苏省老年医学学会老年骨科学分会主任委员、江苏省医学会创伤医学分会副主任委员、江苏省医师协会骨科医师分会创伤学组副组长。主持各级、各类课题20余项,其中国家自然基金项目3项。发表本专业相关学术论文170余篇,其中第一、通讯作者论文100余篇,SCI收录60余篇。受聘为《Journal of Orthopaedic Translation》《中国修复重建外科杂志》等4个国际/国内学术杂志编委。主译《老年骨科学》,主编《创伤骨科手术病例精要》,参编《老年髋部转子间骨折》(第二版)。

小编团队


策划、审核 程守勤

编排 刘敏

校对 王倩

来源 骨科

中大医院融媒体中心 出品











东南大学附属中大医院
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