微型机器人因尺度小、可远程驱动、可在复杂腔道或组织环境中执行精准任务,被认为是未来微创医学和局部治疗的重要方向。相比传统导管、导丝和内窥镜,微型机器人有望进入更狭窄、更曲折、更深部的解剖区域,实现靶向递送、溶栓、抗感染、肿瘤治疗和组织修复等功能。然而,其临床转化仍面临关键瓶颈:如何可靠部署、精准导航,以及治疗后如何安全清除或回收。
针对上述挑战,深圳大学王奔博士、香港中文大学张立教授等在National Science Review 发表题为“Deployment and clearance of microrobots for localized therapy: past, present and future” 的短篇综述,梳理了微型机器人在体内部署、精准导航、临床工具协同和治疗后清除方面的最新进展与未来方向。
该综述非单纯按照材料、结构或驱动方式罗列研究进展,而是从临床转化链条出发,将微型机器人放在进入体内、到达病灶、完成治疗、安全离开的完整流程中审视。文章强调,微型机器人能否真正进入临床,不仅取决于运动性能或载药能力,更取决于其是否能在真实生理环境中可控运行、兼容现有临床流程,并具备可靠的治疗后去向。
图1总结了微型机器人在胃肠道、血管系统、泌尿生殖系统、呼吸道、关节腔、脑脊液系统和实体组织等环境中的应用场景与挑战。不同器官环境具有不同生理约束,如血流、分支结构、黏液屏障、蠕动作用和气流扰动等。该图表明,微型机器人不存在一种设计适用于所有场景的通用方案,必须面向具体解剖位置和治疗任务进行系统设计。

图1. 微型机器人在不同生理环境中的应用与挑战。
文章进一步指出,传统临床工具与无缆微型机器人并非替代关系,而更可能形成互补协同。导管、导丝和内窥镜可用于进入体内、建立通路、定位和回收;微型机器人则可在释放后继续进入更远端、更狭窄或更复杂区域,完成局部精准治疗。
在血管治疗等高挑战场景中,微型机器人的临床转化尤其依赖完整流程设计。图2以血管内治疗为例,展示了从导管辅助递送、影像实时追踪、磁场闭环控制,到局部治疗和治疗后回收/清除的转化路径。该框架强调,微型机器人应用不能只关注能否到达病灶,还必须同步考虑如何被医生安全使用和治疗后如何结束。

图2. 面向血管内介入的微型机器人部署、导航、治疗与清除/回收流程。
综述还特别强调了治疗后清除问题的重要性。长期以来,微型机器人研究更多关注驱动、导航和治疗效果,而对残留材料、降解产物、磁性组分以及长期组织反应的系统评估仍相对不足。文章指出,所谓可降解并不天然等同于安全,未来应从残留数量、残留位置、清除半衰期、降解产物毒性、炎症反应、血栓风险和长期病理变化等维度建立更严格的评价体系。对于血管、脑脊液和中枢神经系统等高风险环境,治疗后的残留管理甚至应被视为与治疗功能同等重要的设计指标。
面向未来,文章提出微型机器人系统将逐步从单一驱动和单点治疗,走向智能化、多目标和流程化的精准医学平台。图3展示了未来系统概念:深度学习、流体力学建模、实时影像反馈和磁控系统可进一步融合,支持机器人集群在复杂分支腔道中进行多目标协同递送,有望用于血管栓塞、多灶肿瘤、胆道病变和感染性疾病等场景。

图3. 结合深度学习与磁控系统的未来多靶点协同微型机器人治疗平台。
总体来看,该综述从完整临床流程出发,突出部署、导航、治疗、清除的系统化视角,为微型机器人走向精准医学应用提供了清晰路线图。随着磁驱动、闭环导航、智能控制、生物可降解材料及临床工具协同技术的发展,微型机器人有望为深部、狭窄和复杂病灶的微创精准治疗提供新的解决方案。
论文链接:https://doi.org/10.1093/nsr/nwag272
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