8月24日，華中科技大學光電信息學院臧劍鋒教授、同濟醫(yī)學院劉繼紅教授、凌青副教授以及中國科學技術大學王柳教授團隊聯(lián)合在Science Advances上發(fā)表了題為“Magnetic Soft Robotic Bladder for Assisted Urination”的研究論文，提出了一種植入式的磁控軟體機器人擠壓膀胱的新方式，讓UAB膀胱恢復排尿功能。論文被Science Advances官網(wǎng)選為亮點文章。

膀胱功能障礙（Underactive Bladder, UAB）是由于衰老、神經(jīng)損傷、代謝綜合征等原因?qū)е碌淖畛Ｒ姷钠鞴俟δ苷系K之一。其臨床表現(xiàn)為尿流緩慢、排尿困難、膀胱排空不全等，極大影響患者生活質(zhì)量。嚴重時UAB會引起上尿路積水及腎功能衰竭等嚴重并發(fā)癥，危及患者生命。UAB患者人群龐大，國內(nèi)外多項流行病學研究證實，膀胱功能障礙的發(fā)病率約為10-23%，在70歲以上老年人群體中可高達42%-45%?，F(xiàn)有UAB治療手段以神經(jīng)調(diào)控或姑息治療為主。但是由于UAB發(fā)病機制復雜，上述兩類手段均無法為所有患者有效的重建膀胱排尿功能，因此亟需新技術的加入，為UAB患者提供更多重獲健康的機會。

膀胱壁內(nèi)存在一層被稱為逼尿肌的肌肉，顧名思義其主要作用是在排尿時收縮以壓縮膀胱使得膀胱內(nèi)部壓力升高至排尿閾值，實現(xiàn)尿液從膀胱內(nèi)被擠出從而完成膀胱的清空。如圖1所示，而UAB患者的逼尿肌往往無法正常收縮致使排尿無法完成。所以在膀胱內(nèi)重建逼尿肌的升壓效果，成為了恢復UAB患者排尿功能的關鍵。磁控軟體機器人得益于磁場的對人體的穿透性和安全性，常被用于通過遠程遙控的方式在人體內(nèi)部作業(yè)。而磁場又兼具了高輸出的能力，可以滿足膀胱這一非節(jié)律性主動運動器官的運動需求。因此，研究團隊利用以內(nèi)嵌硬磁顆粒的硅膠為基體的磁控軟體機器人設計了一種與充盈膀胱同形且具有一定支撐性的軟體運動腔安裝到病變膀胱外，待膀胱在其中自然充盈后通過體外磁場驅(qū)動來擠壓膀胱完成膀胱內(nèi)的升壓。這種新器件被作者命名為Magnetic Robotic Bladder (MRB）。通過在UAB模型豬（膀胱體積與人類近似）上的植入，證明MRB可以實現(xiàn)人類逼尿肌的升壓水平（~ 37cmH2O）。

根據(jù)功能設計，MRB需要在體內(nèi)長期工作，需要MRB材料具有優(yōu)秀的相容性和穩(wěn)定性。作者設計了磁響應軟材料大面積多層涂敷辦法，利用硅膠作為過渡層，在復雜崎嶇的磁響應軟材料表面覆蓋了一層具有生物相容性的水凝膠薄膜，有效降低了MRB表面的摩擦力以及生物毒性，使MRB可在體內(nèi)安全植入。同時，在MRB運動中產(chǎn)生大變形的部位內(nèi)嵌網(wǎng)狀材料，對硅膠基體材料進行增強增韌，使MRB可以完成多次反復的擠壓。

MRB是以機械的形式驅(qū)動膀胱，這就對其在體內(nèi)的固定提出了很高的要求。作者借鑒了盆底重建手術的思路，設計了一種MRB專用的植入方法。利用固定網(wǎng)片將MRB與盆腔內(nèi)生理結(jié)構(gòu)結(jié)合，使得膀胱能長期穩(wěn)定的處于MRB驅(qū)動腔內(nèi)。作者利用該方法，將MRB成功植入到UAB模型豬中，并進行了影像尿動力和長期常規(guī)尿動力監(jiān)測。多種尿動力實驗結(jié)果和模型豬長期植入后的生理指標觀察，顯示MRB可以在體內(nèi)長期安全的對膀胱進行擠壓并實現(xiàn)尿液的排出，證明了MRB可以輔助失能膀胱恢復排尿功能。

MRB方法繞開了器官功能重建的常見的神經(jīng)調(diào)控路線，利用新型的軟體機器人直接模擬器官肌肉運動來恢復膀胱的排尿生理功能，為UAB患者提供了新的治療機會。這種體內(nèi)無源體外驅(qū)動的磁控軟體機器人技術輔助器官運動思路也有望向其他疾病進行推廣。

光電信息學院碩士研究生羊佑舟、同濟醫(yī)學院博士研究生王佳鑫、中國科學技術大學王柳教授、光電信息學院碩士研究生吳清揚為本文的共同第一作者，臧劍鋒教授，同濟醫(yī)學院凌青、劉繼紅教授為共同通訊作者，脈沖強磁場實驗室李亮教授、曹全梁教授及其團隊成員謝延也參與了論文工作。論文第一單位為華中科技大學，合作單位為中國科學技術大學。

以上研究獲得了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金面上項目、國家自然科學基金重點項目、國家自然科學基金原創(chuàng)探索計劃、華中科技大學創(chuàng)新項目的資助。（來源：華中科技大學）