微型激光转向机器人如何提高微创手术的精确度和能力?
发布网友
发布时间：2024-10-04 00:11
共1个回答
热心网友
时间：2024-10-04 08:46
在现代医学的前沿，外科医生采用微创手术技术，通过微小的切口或自然通道进入体内组织，这是一种普遍且不断进步的实践。特别是对于神经系统疾病患者，如经导管植入支架、治疗腹部并发症以及颅底的经鼻手术，这类技术的应用范围不断扩大。
手术中使用的器械端部设计巧妙，具备高度柔性（或“铰接”），以便外科医生能清晰地观察和精确操作目标组织。然而，目前的能量输送装置限制了激光能量的精确传递，可能引发邻近组织损伤和烟雾。激光技术，如在皮肤或眼部手术中的应用，因其高精度和无创性，被视为理想的解决方案，但在内窥镜下实现激光束的精确控制仍是一大挑战。
哈佛大学Wyss生物启发工程学院和John A. Paulson工程与应用科学学院的机器人工程师团队，由Robert Wood博士和Peter York博士领导，正在革新这一领域。他们研发出一款微型6x16毫米的激光转向机器人，具有惊人的速度和精准性，可无缝融入现有内窥镜设备。《科学机器人》杂志报道了这项创新，有望显著提升微创手术的效率和精确度。
“我们的微型激光机器人设计，旨在通过内窥镜将激光束精确对准体内复杂解剖区域内的微小目标，”York博士解释道，“其独特的关节运动、紧凑的体积和快速操作能力，使得这种激光转向终端执行器在手术中具有巨大的潜力。”
为了实现这一目标，团队面临光学转向机构设计、驱动和微制造的多重挑战。他们通过微制造技术，将小型化设计优化到毫米级，采用模块化组件逐步叠加，以实现高效的生产和快速迭代。最终，他们成功打造了直径仅6毫米，长度16毫米的激光转向末端执行器，能够绘制出复杂轨迹并进行高速、高精度的激光烧蚀。
在Wyss临床研究员Daniel Kent博士的协助下，York和Peña通过模拟在橡胶模型上进行息肉切除手术，验证了该设备在实际内窥镜操作中的可行性。Kent博士同时担任贝丝以色列女执事医疗中心普通外科住院医师，这一测试结果进一步证明了其临床应用的潜力。
Wood博士，作为SEAS的查尔斯河工程与应用科学教授，强调了他们的方法：“通过跨学科的合作，我们正在迅速开发出复杂微机器人原型，为临床医生提供无缝的微创手术解决方案，从而拓宽手术范围，潜在地改变患者的生活质量。”
Wyss研究所的专利申请工作正在进行中，他们致力于将这项技术转化为医疗技术，作为外科手术内窥镜的附加组件，降低其在医疗领域的风险。Donald Ingber博士，Wyss研究所的创始人，哈佛医学院和波士顿儿童医院的Judah Folkman血管生物学教授，以及SEAS生物工程学教授，期待这一激光转向设备能彻底革新微创手术的未来。”
