在傳統(tǒng)的腦部手術(shù)中，醫(yī)生通常需要移除部分頭骨，才能接觸到難以到達(dá)的腦部區(qū)域或腫瘤。這種手術(shù)方式侵入性強(qiáng)、風(fēng)險(xiǎn)高，且患者恢復(fù)時(shí)間漫長。然而，一項(xiàng)新的技術(shù)突破有望徹底改變這一現(xiàn)狀。

由多倫多大學(xué)牽頭，聯(lián)合加拿大病童醫(yī)院（SickKids）共同開展的研究項(xiàng)目，成功開發(fā)出一套直徑僅約 3 毫米的微型神經(jīng)外科手術(shù)工具，可模擬外科醫(yī)生靈巧動(dòng)作，精準(zhǔn)夾持、拉動(dòng)和切割身體組織，為侵入性更小的腦部手術(shù)提供了新工具。相關(guān)研究論文發(fā)表于近日出版的《科學(xué)?機(jī)器人》雜志。

據(jù)IT之家了解，在過去幾十年中，直徑約 8 毫米的機(jī)器人手術(shù)工具已在人體其他部位的微創(chuàng)手術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。然而，將工具縮小至適合神經(jīng)外科手術(shù)的 3 毫米直徑，一直是該領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸。

此次研發(fā)的微型工具，通過外部磁場而非傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，成功實(shí)現(xiàn)了這一突破。傳統(tǒng)的機(jī)器人手術(shù)工具依賴于連接到電動(dòng)機(jī)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(jìn)行操控。但當(dāng)需要將工具縮小到幾毫米時(shí)，這種設(shè)計(jì)面臨諸多挑戰(zhàn)，如小型滑輪的強(qiáng)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(fā)的機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)由兩部分組成：一是微型手術(shù)工具，包括抓取器、手術(shù)刀和鑷子；二是“線圈手術(shù)臺(tái)”，即在手術(shù)臺(tái)上嵌入多個(gè)電磁線圈。

在手術(shù)過程中，患者頭部將置于嵌入線圈的手術(shù)臺(tái)上，微型工具通過一個(gè)小切口插入腦部。通過調(diào)節(jié)線圈中的電流，醫(yī)生可以精準(zhǔn)地操控磁場，使工具實(shí)現(xiàn)抓取、拉動(dòng)或切割組織的動(dòng)作。

在傳統(tǒng)的開顱手術(shù)中，醫(yī)生依靠自己靈活的手腕來轉(zhuǎn)動(dòng)工具，傾斜其尖端，以便接觸到腦部深處的區(qū)域，例如移除大腦中央腔內(nèi)的腫瘤。而這種新型的機(jī)器人神經(jīng)外科工具能夠通過“腕部”運(yùn)動(dòng)來模擬這一操作，其靈活性和精準(zhǔn)度令人矚目。

在臨床前試驗(yàn)中，研究人員模擬了腦組織的機(jī)械特性，使用豆腐和樹莓等材料放置在大腦模型中進(jìn)行測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，磁控手術(shù)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(tǒng)手工工具切割的切口（寬度范圍為 0.6-2.1 毫米）更為精準(zhǔn)。抓取器的成功抓取率也達(dá)到了 76%。

盡管微型機(jī)器人手術(shù)工具在實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出色，但要將其應(yīng)用于臨床，仍需經(jīng)歷漫長的過程。開發(fā)醫(yī)療設(shè)備，尤其是手術(shù)機(jī)器人，往往需要數(shù)年甚至數(shù)十年的時(shí)間。

這項(xiàng)研究是多倫多大學(xué) Eric Diller 教授領(lǐng)導(dǎo)的多年研究項(xiàng)目的一部分，他是磁驅(qū)動(dòng)微型機(jī)器人領(lǐng)域的專家。目前，研究團(tuán)隊(duì)正致力于確保機(jī)器人手臂和磁控系統(tǒng)能夠舒適地安裝在醫(yī)院手術(shù)室中，并使其與熒光鏡等成像系統(tǒng)兼容，后者利用 X 射線進(jìn)行成像。只有在完成這些步驟后，這些工具才有望進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。