他叫王添路，本科畢業於哈爾濱工業大學，隨後前往瑞士蘇黎世聯邦理工大學讀研。目前，王添路在碩士同校以及馬克斯普朗克智慧系統所讀博，預計今年年末畢業。師從世界著名微小尺度機器人先驅梅廷·西蒂（Metin Sitti）教授。

圖 | 王添路和導師梅廷·西蒂（來源：馬克斯普朗克智慧系統研究所）

近日，他和所在課題組利用無線磁控的軟體機器人，針對在微創手術中導絲或導管很難達到遠端血管執行治療的問題，提供了一種可靠的解決方案。

在臨床手術中，基於導絲、導管的微創手術方案，已經體現出非常明顯的優勢，例如更小的創面、更快的癒合時間、更小的術後感染率和術後併發症機率等。

這種手術方案已被用於心血管、腦血管、以及外周血管的疾病治療，例如區域性藥物遞送、支架植入、血管成形和血管栓塞等。

在手術進行時，醫生要將一根細而長的導管，從上肢或下肢透過切口送入人體，並在 X 光成像下經過動脈系統，將導管遞送到目標位置。

然而，位於遠端的血管例如位於大腦外側的大腦中動脈的皮層支，因其更遠的遞送距離、更大的曲折度、以及更薄的血管壁構成，導致當下依然很難憑藉導絲、或導管實現有效的觸達。

如果強行送入，會造成血管破裂等嚴重併發症。與此同時，遠端動脈附近有很多危及生命的疾病，例如腦瘤、血管瘤、血管堵塞、動靜脈畸形等。

其中，最為惡性的腦瘤一般都存在於該區域。因此，一種能有效、順利地到達遠端區域，並執行醫療功能的裝置是非常必要的。

為此，該團隊基於磁控軟體機器的優越性，例如無線驅動的特性、以及與人體互動的安全性，設計了毫米尺度的支架狀軟體醫療裝置——Stentbot。

（來源：Nature Communications）

研究中，課題組利用外部三維磁場控制，即透過機械臂的空間運動與末端旋轉的永磁鐵、以及支架狀的特殊設計，讓 Stentbot 能在不同直徑的管腔下，進行自適應的形狀變化，從而可以順流於或逆流於脈動流有效運動。此外，其還能被精準控制，從而具備透過分支、以及彎曲路徑的能力。

逆流運動的重要性在於，當醫療功能執行完畢後，這款軟體醫療裝置可以離開目標區域，進而被予以回收。更重要的是，Stentbot 的自適應變形實現了其在高速管流下的“自鎖”能力。即使外部磁場撤離，Stentbot 也能錨定在區域性位置執行醫療功能。

在體外動物器官實驗中，該裝置的運動能力已經得到證實。在已有運動能力系統實驗和理論建模的基礎上，該團隊已經實現如下兩種醫療功能：分別是用於治療血栓的區域性藥物遞送、以及用於治療血管瘤的血液分流。相關實驗，也證明了這些功能的可行性。

（來源：Nature Communications）

近日，相關論文以《自適應無線微型機器人運動進入遠端脈管系統》（Adaptive wireless millirobotic locomotion into distal vasculature）為題，發表在

Nature Communications

上。

王添路擔任第一作者，馬克斯普朗克智慧系統研究所物理智慧部胡文琪（ HuWenqi）博士以及梅廷·西蒂教授擔任共同通訊作者。評審專家認為，此次基於小尺度磁控裝置的治療方法，具備很高的創新性與前景。

在立項之初，課題組的目標在於利用小尺度磁控軟體醫療機器人/裝置，來解決一些實際性臨床問題。王添路表示：“我們課題組的交叉學科氛圍，為此次專案提供了很好的契機。透過與組內具備生物醫療背景的同事、以及和合作醫院醫生的交流，我們很快確定了研究方向——即面向遠端血管做探索。”

隨後，針對目標區域的生理特徵與需求，例如適用區域的血管的管徑大小、流量情況、幾何形狀等，該團隊開始進行相關設計，最終確定了毫米級別軟體醫療裝置的形式。

基於這種形式，他們又設計出三維空間內的無線磁驅方案。針對這些方案，課題組先是在一些由聚合物製成的醫療假體系統中進行測試，並在動物體外器官中確認。

接下來，其又根據實驗現象開展理論建模與分析，藉此探索該裝置在特種環境下的運動機理與功能機理，後又對裝置做了進一步迭代。此次成果的目標與主要應用前景在於：進入遠端血管並用於治療多種潛在疾病，例如血栓、血管瘤、腦瘤等。

（來源：Nature Communications）

王添路表示：“我們的軟體裝置設計、以及整體的機器人磁控系統設計，均面向上述目標。基於當前工作，我們已經提交了兩份專利申請。期待在不久的將來，能將這項技術進行成果轉化。”

同時，他還表示自己所在的課題組，目前的一個大方向是打造面向醫療應用的小尺度磁控軟體機器人。

“為此，我們時常要和來自醫院的合作者交流。期間我發現面對同樣的科學問題和實驗現象，不同領域的人會有不同的解讀。比如，在評估每一款新興醫療產品時，真正臨床操作的醫生會更傾向於用機率的方式去衡量，並會考慮病人的個體差異，講究具體情況、具體分析。”王添路說。

（來源：Nature Communications）

而他和同事作為科研人員，更多會在一個廣泛的範圍內，來說明當前成果相比之前的優越性。總而言之，在跨學科交叉的大背景下，對研究方向分別做以具體和廣泛的討論，可以激發更多新想法。

目前，王添路正和同事開展後續工作，主要目標之一在於：在更真實的環境中，測試本套系統的可行性與優越性。

參考資料：

1。Wang， T。， Ugurlu， H。， Yan， Y。 et al。 Adaptive wireless millirobotic locomotion into distal vasculature。

Nat Commun

13， 4465 （2022）。 https：//doi。org/10。1038/s41467-022-32059-9