血栓被称为血管里的“不定时炸弹”。血栓一旦形成，会随着血流在血管内移动，有可能堵住血管并造成局部组织缺血坏死。如果血栓堵住了供养心脏的冠状动脉，就可能引发致命的心肌梗死；如果血栓堵住了脑动脉，则可能引起缺血性脑卒中，也就是我们熟知的脑梗。
临床中，血栓形成后，医生通常会优先使用药物进行溶栓治疗。但溶栓药物也有窗口期，错过了最佳时机，不仅无效，反而可能引发血管破裂等严重并发症。这时候，就需要医生通过手术取栓，尽快“疏通”血管。
中国青年科学家、西安交通大学校友赵芮可团队设计出一种直径1毫米左右的微型取栓机器人。只要放置在血管中，短短几秒内，它就可以将血栓压缩到原来体积的5%，并轻松吸走血栓，让血管恢复畅通，有效降低手术创伤。相关研究成果发布在国际知名期刊《自然》上，目前已进入临床转化阶段。1月29日，记者围绕这一突破性进展的创新灵感、科学原理、应用前景等对赵芮可进行了专访。
“灵感始于一次意外发现”
记者：您是如何想到设计这一微型机器人的？
赵芮可：灵感始于一次意外发现。我们团队其实不是做医学研究的，是研究软体机器人的。2022年，我们发明了一种折纸微型机器人。这种机器人只有指甲盖大小，可以不停地旋转获得向前的推动力，从而在地面和水中完成跳跃、游动等任务。
与其他机器人不同，这种折纸机器人在旋转过程中会产生强大的负压，就像一个微型漩涡，能将面前的水吸入腔体。这种强大的负压吸力，引发了我们强烈的好奇心。于是，大家开始思索，假如把这个微型机器人放在血管中，它是不是就能像吸尘器吸走垃圾那样，吸走堵在血管里的血栓？于是，我们便开启了这项研究。
记者：在决定开展这项研究前，您了解过血栓和常见的取栓方式吗？
赵芮可：了解过。用肉眼观察，血栓像一团深红色的果冻。这主要是因为血栓含有大量的红细胞。但如果放在显微镜下，我们会发现血栓之所以能保持半固体的形态，关键在于其有一个核心骨架——纤维蛋白。这种纤维蛋白呈网状结构，将血液中各种成分牢牢“捆绑”在一起，从而形成血栓。
目前，临床上机械取栓的主流方案也是“吸走”血栓，医学上称“血栓抽吸术”。医生会将一根导管深入到血栓所在的位置，然后像使用吸尘器一样直接将血栓吸走。
还有一种常见的取栓方式是支架取栓术。医生将导管送至血栓所在位置后，展开导管前端的支架，使其像网兜一样套住血栓，然后连同支架一同拖回导管内，最后取出血栓。
“短短几秒内将血栓压缩至原体积的5%”
记者：和传统的取栓方式相比，新的技术取得了哪些突破？
赵芮可：不同血栓中纤维蛋白的含量差异很大，让血栓的硬度有所不同。在临床上，血栓越硬，机械取栓的难度越大。面对这些“坚硬”的血栓，无论是采取传统的抽吸术还是支架取栓术，成功率都很低。此外，传统的机械取栓还容易造成血栓碎裂。
要把一个堵住血管的血栓吸进导管，就意味着要把一个直径接近甚至超过血管截面的物体，强行塞进一个直径小于血管的容器。这些方法要么让血栓变形，要么让血栓碎裂。碎裂的血栓可能会顺着血液漂流，从而堵塞远端更细小的血管。这不仅会让血栓变得更难处理，还可能带来一系列严重的后遗症，比如堵住人体重要的血管。
我们的微型机器人直径只有1毫米左右，可以顺利进入大脑中较大的血管（直径为2毫米至5毫米）。
实验过程中我们发现，在机器人的旋转作用下，血栓的红细胞会被“挤出”、纤维蛋白会被压实。就像搓棉花球一样，在揉搓中，棉花球中的空气被挤出，棉花球的体积就变得越来越小。我们的机器人就是让血栓的体积变得越来越小，最后被成功取出。
经过上百次的改进设计和上千次的取栓实验，我们升级了机器人的旋转设备。目前，这一微型机器人能在短短几秒内将血栓压缩至原体积的5%，大大提升了机械取栓的速度和成功率。
记者：临床中，如何使用这种微型机器人呢？
赵芮可：我们将其安装在传统取栓导管的前端，当导管被送至血栓附近时，机器人立即以巨大的负压减小血栓体积、将血栓吸入导管，随后通过导管将血栓取出。
记者：这款微型机器人会不会造成血栓碎裂？会不会损伤血管内皮？
赵芮可：这款微型机器人可以避免传统取栓术有可能造成血栓碎裂的情况。
血栓碎裂的主要原因是其组织不够紧密，在取栓手术中容易碎裂。而我们的机器人是把血栓“压实”后取出，相对来说，血栓就很难碎裂了。
一般来讲，取栓手术会造成一定的血管内皮损伤，但内皮可在一段时间内自行修复。我们的微型机器人对血管内皮造成的创伤远远小于传统取栓手术。
“保持好奇心和不气馁是科技创新的关键”
记者：团队下一步的研究方向是什么？
赵芮可：目前，我们团队正在加快推进这项技术的临床转化，已经和一家医疗科技公司在联合优化微型机器人的结构和材质。顺利的话，未来几年内，我们的机器人就可以进入临床试验阶段，有望应用于脑梗、心梗、肺栓塞、静脉曲张这4个领域。
我们还在开发一种无需导管、仅靠磁力驱动就能旋转前进的微型取栓装置。未来，这种技术或许能解决细小血管的血栓问题。
我们还打算利用微型机器人取出人体结石。针对肾结石或输尿管结石，医生的处理方式一般是先碎石，随后让患者通过尿路自然排出碎石，或者使用吸引装置、取石篮等取出碎石。经过实验，微型机器人可以一次性吸取几十颗破碎结石，未来用于临床可大幅提升取结石的效率。
记者：您对青年科技工作者开展科技创新有哪些建议？
赵芮可：我觉得保持好奇心和不气馁是科技创新的关键。我们就是在好奇心的驱使下，尝试将这款机器人用于血栓治疗。实验中，我们失败了好多次，也遇到了许多意外，但团队都没有放弃。
对很多科研工作者来说，科研之前，其实都会预想一个理想的结果。而在科研初期，这个结果往往并没有达到预期。这时，潜下心坚持下来，才有可能成功。
记者：母校的学习经历，对您从事科研工作有何影响？
赵芮可：我觉得交大相对自由的校园氛围对我有很深的影响。我当时学的是机械工程及自动化，学校很支持我们开展其他领域的学习和研究。我对机器人的研究就始于在交大读书时期。
