Analysis of the navigation of magnetic microrobots through cerebral bifurcations

要約

虚血性脳卒中における血栓溶解症の局所投与は、全身投与の副作用を最小限に抑えながら、凝固溶解とその後の再灌流を加速する可能性があります。
医療用マイクロボットを血流に注入し、標的に直接薬を投与するために血栓に磁気的にナビゲートすることができました。
医療用マイクロボットをナビゲートするために必要な磁気操作は、マイクロボットのサイズ、血速、課された磁場勾配などのさまざまなパラメーターに依存します。
数値シミュレーションを使用して、注入点からターゲット位置までマイクロロボットをナビゲートするのに必要な磁気勾配を予測するために、代表的な脳分岐部を流れる磁気的に制御されたマイクロボットの動きを研究しました。
いくつかの独立した分析結果と実験結果に対してモデルを徹底的に検証すると、モデルは、さまざまなシナリオに対して、必要な磁気勾配に関する定量的情報を提供するマップと予測方程式を生成するために使用されました。
開発されたマップと予測方程式は、ヘルスケアアプリケーション向けの磁気ナビゲーションシステムの設計、動作、および最適化を通知するために重要です。

要約(オリジナル)

Local administration of thrombolytics in ischemic stroke could accelerate clot lysis and the ensuing reperfusion while minimizing the side effects of systemic administration. Medical microrobots could be injected into the bloodstream and magnetically navigated to the clot for administering the drugs directly to the target. The magnetic manipulation required to navigate medical microrobots will depend on various parameters such as the microrobots size, the blood velocity, and the imposed magnetic field gradients. Numerical simulation was used to study the motion of magnetically controlled microrobots flowing through representative cerebral bifurcations, for predicting the magnetic gradients required to navigate the microrobots from the injection point until the target location. Upon thorough validation of the model against several independent analytical and experimental results, the model was used to generate maps and a predictive equation providing quantitative information on the required magnetic gradients, for different scenarios. The developed maps and predictive equation are crucial to inform the design, operation and optimization of magnetic navigation systems for healthcare applications.

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