2025上海医疗器械展览会旨在探讨微型机器人在血栓治疗中的潜力，从微型机器人结构功能设计到临床应用转化进行全面的总结与讨论，希望通过微型机器人技术，实现精准、高效的血栓治疗，推动这一前沿技术从实验室研究到临床应用的跨越式发展。
图片来源：Thelnnovation创新
导 读
血栓导致的缺血性中风造成每年数以百万计的死亡，是全球范围内人类死亡的主要原因之一。现行临床治疗方案以手术机械取栓和药物溶栓为主导，但在实际应用中存在显著局限：医用导管受限于尺寸刚性难以抵达复杂血管区域，而全身性纤溶药物可增加颅内出血的风险。1966年上映的科幻电影《Fantastic Voyage》（中文名《奇幻之旅》）中，科学家构建了可缩小至微米级的载运系统，通过精准递送实现了血管内介入治疗。历经半个世纪的技术更迭，微型机器人作为新型治疗工具，逐渐展现出其精准除栓的潜力，其不仅能实现靶向药物输送，精确将药物送达病变部位，还可结合多种溶栓机制，提高治疗效果并减少副作用。科幻电影中的愿景，正在逐步成为现实。
图1 概念图展示了微型机器人在驱动系统和成像系统引导下深入大脑内部治疗血栓的场景
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微型机器人 （MRs）可通过整合环境能量转换机制实现自主驱动运动，它们凭借小尺寸优势、多场驱动能力和精准靶向特性，在血栓治疗领域展现出独特优势。针对特定的人体血管环境设计出合理有效的微型机器人，是提升微型诊疗系统临床转化效能的关键。
远程递送：基于微纳尺度机器人自驱动运动模式在宏观血管网络中存在输运效率瓶颈，亟需结合临床导管介入手段实现远程长距离递送。如将微型机器人预加载在导管工作腔中，在临床影像的引导下，快速高效的将其从中风病人主动脉递送至中枢脑动脉；随后完成机器人释放，使其能自主导航至导管难以到达的狭窄血管分支，实现病灶的精准抵近；
驱动方式：微型机器人可以通过光、电、声、热、磁等多种方式进行驱动。其中，磁场和超声均具有高安全性和强组织穿透能力，可以实现在血管内的远程无线操控，同时保持微型机器人在血流环境中稳定的运动状态，确保其完成高效、精准的靶向递送任务；
成像技术：实时成像技术是微型机器人在复杂三维血管网络中精准定位的关键支撑。基于透视荧光成像、超声成像和光声成像等多模态影像系统技术，可实现对微型机器人的实时监测与导航调控。通过优化微型机器人的结构设计和材质特性，并引入群体协同控制策略，可显著提高其在生物组织中的显影性能；
生物安全性：微型机器人在血管系统内的长期滞留可能引发免疫反应和其他毒副作用。为提高其生物安全性，需优先选用具有良好生物相容性和生物可降解材料来构筑机器人。同时，建立有效的主动回收机制是规避安全威胁的有效办法，如通过介入式导管技术，实现对血管内残留微型机器人的磁回收；
除栓效率：快速恢复脑血流灌注是降低中风病人死亡率和致残率的关键。超声驱动的微型机器人可以通过声波产生的空化效应，增强溶栓药物的渗透能力；生物杂化的微型机器人则通过血栓处靶向富集与外场刺激下溶栓药物的有序释放，提高药物区域浓度；磁驱动微型机器人集群可产生定向流体动力学扰动，协同机械摩擦和化学溶解的双重作用，快速清除血栓。与传统的被动药物溶栓相比，微型机器人独特的协同作用机制，显著提高血栓清除的时效性和有效性。
图2 基于微型机器人治疗缺血性中风的临床介入程序，包括医学诊断定位血栓位置、远程快速递送微型机器人、微型机器人的精准驱动和导航、以及进行血栓清除和术后处理四个步骤
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微型机器人的临床转化应用需要建立在系统化的设计优化基础之上。驱动系统和成像设备的有机整合是其在临床应用部署的关键。在系统构建过程中，需要全面考虑生物安全性、设备兼容性、操作可靠性以及多系统实时协同性等因素。需要注意的是，微型机器人技术的发展并非以取代临床医生为目的，而是贴合医生的需求，在最大程度上降低临床操作难度，提高治疗效率，最终实现患者获益最大化与医疗资源的优化配置。
图3 微型机器人用于血栓治疗的临床转化路径，包括基础研究阶段、医工协同验证阶段、临床前研究阶段、临床研究阶段和产业化转化阶段，以及每个阶段的相应任务要求
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总结与展望
美国Creighton团队首次将磁控纳米颗粒与组织型纤溶酶原激活剂（tPA）联用治疗急性缺血性脑卒中，成功实现7例急性缺血性卒中患者的完全血管再通，初步验证了微型机器人技术的临床可行性。在实时成像导航与驱动系统协同技术的支持下，微型机器人可深入迂曲血管，实现药物靶向输送，并通过协同作用机制显著提升溶栓效率，凸显出巨大的临床应用前景。尽管如此，微型机器人的临床转化仍面临多重挑战，如动态高流速环境中的精准导航、标准化的长距离递送策略、生物安全性验证体系、临床效果量化评估等。未来仍需多领域专家跨学科协作推动微型机器人从实验室走向手术室。
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