前言

相關研究論文發表于近日出版的《科學?機器人》雜志。

在傳統的腦部手術中，醫生通常需要移除部分頭骨，才能接觸到難以到達的腦部區域或腫瘤。這種手術方式侵入性強、風險高，且患者恢復時間漫長。然而，一項新的技術突破有望徹底改變這一現狀。

由多倫多大學牽頭，聯合加拿大病童醫院（SickKids）共同開展的研究項目，成功開發出一套直徑僅約 3 毫米的微型神經外科手術工具，可模擬外科醫生靈巧動作，精準夾持、拉動和切割身體組織，為侵入性更小的腦部手術提供了新工具。相關研究論文發表于近日出版的《科學?機器人》雜志。

據IT之家了解，在過去幾十年中，直徑約 8 毫米的機器人手術工具已在人體其他部位的微創手術中得到廣泛應用。然而，將工具縮小至適合神經外科手術的 3 毫米直徑，一直是該領域的技術瓶頸。

此次研發的微型工具，通過外部磁場而非傳統電機驅動，成功實現了這一突破。傳統的機器人手術工具依賴于連接到電動機的電纜，其工作原理類似于人類手指，通過手腕處的肌肉和手部的肌腱進行操控。但當需要將工具縮小到幾毫米時，這種設計面臨諸多挑戰，如小型滑輪的強度不足、易摩擦、拉伸和斷裂等問題，這使得工具的微型化變得極為困難。

新開發的機器人手術系統由兩部分組成：一是微型手術工具，包括抓取器、手術刀和鑷子；二是“線圈手術臺”，即在手術臺上嵌入多個電磁線圈。

在手術過程中，患者頭部將置于嵌入線圈的手術臺上，微型工具通過一個小切口插入腦部。通過調節線圈中的電流，醫生可以精準地操控磁場，使工具實現抓取、拉動或切割組織的動作。

在傳統的開顱手術中，醫生依靠自己靈活的手腕來轉動工具，傾斜其尖端，以便接觸到腦部深處的區域，例如移除大腦中央腔內的腫瘤。而這種新型的機器人神經外科工具能夠通過“腕部”運動來模擬這一操作，其靈活性和精準度令人矚目。

在臨床前試驗中，研究人員模擬了腦組織的機械特性，使用豆腐和樹莓等材料放置在大腦模型中進行測試。實驗結果顯示，磁控手術刀切割的切口一致且狹窄，平均寬度僅為 0.3-0.4 毫米，比傳統手工工具切割的切口（寬度范圍為 0.6-2.1 毫米）更為精準。抓取器的成功抓取率也達到了 76%。

盡管微型機器人手術工具在實驗中表現出色，但要將其應用于臨床，仍需經歷漫長的過程。開發醫療設備，尤其是手術機器人，往往需要數年甚至數十年的時間。

這項研究是多倫多大學 Eric Diller 教授領導的多年研究項目的一部分，他是磁驅動微型機器人領域的專家。目前，研究團隊正致力于確保機器人手臂和磁控系統能夠舒適地安裝在醫院手術室中，并使其與熒光鏡等成像系統兼容，后者利用 X 射線進行成像。只有在完成這些步驟后，這些工具才有望進入臨床試驗階段。

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文章來源：IT之家??????

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