一种基于微纳机器人的多造影剂耦合CT增强方法技术

本发明专利技术涉及微纳机器人，更具体的说是一种基于微纳机器人的多造影剂耦合CT增强方法，包括具有多腔体复合结构的微纳机器人，微纳机器人的多腔体复合结构用于携带至少两种造影剂，该方法包括以下步骤：步骤一：微纳机器人携带至少两种造影剂通过个体驱动或群体驱动到达指定位置；步骤二：微纳机器人通过场外诱导释放或缓释两种工作状态释放携带的造影剂；可以通过微纳机器人携带至少两种造影剂靶向运动到达病变组织区域，具有缓释和诱导释放两种工作状态。作状态。作状态。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微纳机器人的多造影剂耦合CT增强方法


[0001]本专利技术涉及微纳机器人，更具体地说是一种基于微纳机器人的多造影剂耦合CT增强方法。

技术介绍

[0002]当前，癌症已经成为严重影响人类健康的一大疾病，它具有致死率高、发病快、难发现、易复发等特点。然而如果可以早发现早治疗，那么就可大大提高治愈率以及预后，所以癌症早期的诊断是关键。目前，针对癌症的早期诊断手段有CT检查、核磁共振成像技术(MRI)、PETCT检查等，其中CT检查方便、迅速、适用范围广，已经成为目前主流的一种诊断方法。但是CT检查灵敏度较低，对于密度差异较小的组织，CT成像效果比较差，为了使成像清晰，需要使用大量造影剂。目前使用造影剂大多采用静脉注射的方式，造影剂的分布不具有组织靶向性，往往非特异性的分布在人体内，而且为了保证成像的效果，需要大剂量的造影剂，然而出于安全考虑，造影剂的剂量是受限的。
[0003]随着最近新兴学科纳米技术的发展，微纳机器人的提出，使得靶向性运送药物的想法得以实现。所以如果能靶向运送造影剂到达病变组织区域，这样不仅可以降低使用剂量，也能大大增强病变区域的信号，使得成像更清晰。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于微纳机器人的多造影剂耦合CT增强方法，可以通过微纳机器人携带至少两种造影剂靶向运动到达病变组织区域，具有缓释和诱导释放两种工作状态。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：
[0006]一种基于微纳机器人的多造影剂耦合CT增强方法，包括具有多腔体复合结构的微纳机器人，微纳机器人的多腔体复合结构用于携带至少两种造影剂，该方法包括以下步骤：
[0007]步骤一：微纳机器人携带至少两种造影剂通过个体驱动或群体驱动到达指定位置；
[0008]步骤二：微纳机器人通过场外诱导释放或缓释两种工作状态释放携带的造影剂；
[0009]所述微纳机器人具有多种结构，包括盘状、链状和球状；
[0010]所述微纳机器人的腔体内填充有磁性粒子，在外源磁场的作用下，驱动微纳机器人运动；
[0011]所述磁性材料为四氧化三铁磁性粒子；
[0012]所述个体驱动为通过外源磁场驱动盘状微纳机器人、链状微纳机器人或者球状微纳机器人单独进行运动；
[0013]所述群体驱动为通过外源磁场驱动盘状微纳机器人、链状微纳机器人和球状微纳机器人组合形成的微纳机器人群体进行运动；
[0014]所述微纳机器人采用水凝胶材料制成，微纳机器人运动到指定位置后，水凝胶材
料慢慢熔化，完成造影剂的缓释；
[0015]所述微纳机器人的多腔体复合结构具有非对称性，利用超声诱导释放腔体内部携带的造影剂；
[0016]所述微纳机器人多腔体复合结构的部分腔体内填充有四氧化三体磁性粒子，利用磁热诱导释放填充有四氧化三体磁性粒子对应腔体内携带的造影剂；
[0017]所述微纳机器人多腔体复合结构的部分腔体内填充有金纳米粒子，利用光热诱导释放填充有金纳米粒子对应腔体携带的造影剂。
[0018]本专利技术一种基于微纳机器人的多造影剂耦合CT增强方法的有益效果为：
[0019]微纳机器人是一种多腔体复合结构，可装载至少两种造影剂；
[0020]微纳机器人具有两种运动模式，通过外源磁场可实现个体驱动或群体驱动，能携带造影剂快速到达指定位置；
[0021]微纳机器人具有多种外形结构，分别为盘状、链状和球状，集群驱动时，可以提高通过及运输效率；
[0022]微纳机器人携带的造影剂可控释放，同时具有两种释放方式，分别为缓释和外场诱导，外场诱导为磁热诱导、光热诱导和超声诱导释放。
附图说明
[0023]下面结合附图和具体实施方法对本专利技术做进一步详细的说明。
[0024]图1是本专利技术的微纳机器人结构示意图；
[0025]图2是本专利技术的球状、盘状和链状微纳机器人携带造影剂过程示意图；
[0026]图3是本专利技术的微纳机器人运动个体驱动模式示意图；
[0027]图4是本专利技术的微纳机器人运动群体驱动模式示意图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
[0029]下面对基于微纳机器人的多造影剂耦合CT增强方法的步骤和功能进行详细的说明，如图1所示，微纳机器人具有多腔体复合结构，微纳机器人的多腔体复合结构用于携带至少两种造影剂，通过个体驱动或者群体驱动两种运动模式到达指定位置，之后采取缓释或者外场诱导释放两种工作状态，释放到病变组织区域，从而提高CT成像的增强效果；
[0030]如图3和4所示，该微纳机器人内部的多腔体结构中，装载磁性粒子，磁性粒子优选为四氧化三铁磁性粒子，在外源磁场的作用下，磁性粒子可以随磁场运动，带动整体一起运动，实现驱动；
[0031]如图3所示，为两种运动模式中的个体驱动，如图4所示，为两种运动模式中的群体驱动；
[0032]如图2所示，所述微纳机器人具有多种结构，包括盘状、链状和球状，即具有多种运动的形式，其中，盘状微纳机器人的运动效率高，链状微纳机器人的通过性好，球状微纳机器人的环境适应性强，在群体驱动时，驱动不同结构的微纳机器人在人体不同血管组织内运动，不同结构的微纳机器人发挥着不同的作用；
[0033]所述微纳机器人采用水凝胶材料制得，作为造影剂的载体，携带造影剂到达指定
位置之后，由于水凝胶的特殊性，可以慢慢熔化，故可以采取缓释工作状态，慢慢释放携带的造影剂，完成造影剂的释放状态；
[0034]如图2所示，微纳机器人的内部腔体，分别采用四氧化三体磁性粒子、金纳米粒子填充，则可利用磁热效应诱导释放、光热诱导释放不同腔体携带的造影剂，即通过外部施加磁场和进行红外光照射，由于四氧化三体磁性粒子的磁热效应以及由于金纳米粒子的光热效应，水凝胶微机器人会逐渐熔化，释放包裹在其内的造影剂；
[0035]如图2所示，所述微纳机器人多腔体复合结构的部分腔体内填充有四氧化三体磁性粒子，利用磁热效应诱导释放填充有四氧化三体磁性粒子对应腔体内携带的造影剂，完成造影剂的诱导释放；
[0036]如图2所示，所述微纳机器人多腔体复合结构的部分腔体内填充有金纳米粒子，利用光热诱导释放填充有金纳米粒子对应腔体携带的造影剂，完成造影剂的诱导释放；
[0037]此外，由于微纳机器人内部有至少两个腔体，具有非对称性结构，则可利用超声诱导，水凝胶微机器人熔化，释放腔体内部携带的造影剂；
[0038]施加外部的旋转磁场来驱动带有磁性的微纳机器人，通过控制磁场强度和频率，改变微纳机器人的运动的速度和方向，使得微纳机器人快速到达指定位置，随后，施加交变磁场，四氧化三铁磁性纳米粒子在交变磁场作用下发生热效应，或者进行红外光照射，或者进行超声诱导，使得水凝胶机器人熔化，进而释放造影剂，实现CT增强。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微纳机器人的多造影剂耦合CT增强方法，包括具有多腔体复合结构的微纳机器人，微纳机器人的多腔体复合结构用于携带至少两种造影剂，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤一：微纳机器人携带至少两种造影剂通过个体驱动或群体驱动到达指定位置；步骤二：微纳机器人通过场外诱导释放或缓释两种工作状态释放携带的造影剂。2.根据权利要求1所述的一种基于微纳机器人的多造影剂耦合CT增强方法，其特征在于：所述微纳机器人具有多种结构，包括盘状、链状和球状。3.根据权利要求2所述的一种基于微纳机器人的多造影剂耦合CT增强方法，其特征在于：所述微纳机器人的腔体内填充有磁性粒子，在外源磁场的作用下，驱动微纳机器人运动。4.根据权利要求3所述的一种基于微纳机器人的多造影剂耦合CT增强方法，其特征在于：所述磁性材料为四氧化三铁磁性粒子。5.根据权利要求3所述的一种基于微纳机器人的多造影剂耦合CT增强方法，其特征在于：所述个体驱动为通过外源磁场驱动盘状微纳机器人、链状微纳机器人或者球状微纳机器人单独进行运动。6.根据权利要求3所述的一种基于微...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学嘉，李雷珂，李牧，王林，张展翔，宋文平，张广玉，李天龙，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：