智东西(公众号:zhidxcom)
编 | CJ

导语:这篇文章介绍了波士顿儿童医院的最新研究,关于在人体中植入微型AI机器人能刺激人体组织细胞增殖,未来将进行临床试验,有望用此方法治愈先天性长间隙型的食管闭锁和短肠综合征等疾病。

波士顿儿童医院(Boston Children’s Hospital)的研究人员报告称,一个植入人体的可编程的医疗机器人可以通过施加牵引力来逐渐延长管状器官——在不影响器官功能的情况下刺激一些发育不良的器官的组织细胞生长,在这个过程中没有发现明显的不适症状。

美国时间1月10日,在《科学机器人》(Science Robotics,是美国《科学》杂志的子刊)杂志上所描述的这个机器人系统可以在动物清醒时甚至运动时,诱导细胞增殖并延长部分食管约75%。 研究人员说,该系统可以治疗先天性长间隙型的食管闭锁( long-gap esophageal atresia),这是一种罕见的部分食道缺失的先天缺陷,也可用于治疗短肠综合征(short bowel syndrome)。

靠植入式AI机器人修复人体器官 未来AI要承包疑难杂症?
Foker Process示意图↑

目前治疗长间隙型的食管闭锁的最有效的办法名为Foker process(由来自明尼苏达大学的John Foker博士创始),这个方法通过从患者背部进入的缝线慢慢地将食管往下拉从而使其与胃部相接。为了防止过程中可能发生的食管撕裂,病人必须做全身麻醉,并佩戴机械人工呼吸救助装置,在重症监护室里观察一到四周。长时间的固定不动也可能会导致如骨折、血液凝块等医疗并发症。

“这个研究项目验证了微型机器人能够诱使活体里的器官的组织细胞增殖,同时,还可以让最严重的的食道闭锁病症患者不用做全身麻醉。”医学博士拉塞尔·詹宁斯(Russell Jennings)如是说,詹宁斯同时也是波士顿儿童医院的食道和呼吸道治疗中心的外科主任和这项研究的负责人之一。“机器人这样的潜在用途需要探索,但是在不远的未来,这些机器人肯定能被应用在更多的器官上。”

这种AI机器人装置能固定附着在食道上,这样病人就可以自由活动。由光滑的、不会引起排斥的、防水“皮肤”覆盖,整个装置包括两个连接环(attachment rings),放置在食道周围,在开刀处缝合。人体外的一个可编程的控制器将可调节的牵引力应用到圆环上,缓慢而稳定地将组织拉到想要的方向。

靠植入式AI机器人修复人体器官 未来AI要承包疑难杂症?
实验装置示意图↑(由上到下分别是机器人、食管、两个连接环)

这个装置曾在猪的食道中进行了实验(其中五只接受了植入,三只作为控制器),在8到9天内,两个圆环之间(从相反的方向牵引食管)的距离平均每天增加了2.5毫米。此后,这些动物能够正常进食,就算这个装置同时正在食管上进行牵引,也没有显示出任何不适的迹象。

实验进行到第十天,食管的长度平均增加了77%。通过检查这些新增的细胞组织得到的结果也显示这些属于正常的食道细胞增殖,同时,完成这些增殖后,食道的直径也保持在正常水平。

“这表明了我们并不是简单地将食道拉长,这些增长是通过细胞增殖形成的”,皮埃尔·杜邦(Pierre Dupont)博士说,他同时也是该研究的高级调查员和波士顿儿童医院的心脏生物工程的主管。

该研究团队正在用该机器人系统进行大型动物模型的短肠综合征的治疗测试。因为先天性长间隙型的食管闭锁非常罕见,而短肠综合征的情况更为普遍。 短肠的情况可见于新生儿的坏死性小肠结肠炎,成年人所患的克隆氏症(Crohn’s),或者严重的感染情况或癌症,这些病症通常都需要切除大部分肠道。

“短肠综合征是一种很严重的疾病,病人无法摆脱静脉营养(feed intravenously)”,医学博士Peter Ngo,同时也是胃肠病学家和这项研究的合作著作人。“静脉营养可能导致肝功能衰竭,有时还需要肝脏或多内脏(肝肠)移植,结果是灾难性的,而且代价高昂。”

这个医学研究团队正在寻求资金支持,有了资金支持,他们就能够继续在大型动物模型中进行该实验以及相关测试,测试成果最终将用于临床试验。

杜邦解释说:“没有人知道对器官施加多大的牵引力才是最好的,事实上,我们今天甚至都不知道我们在临床试验中所用的力具体是多少,这些都来自我们以往的手术经验。一个机器人可以算出最佳的力,然后将其精准地运用到病人身上。”

原文来自Science Daily

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