微型磁控機(jī)器人可模擬外科醫(yī)生靈巧動作

加拿大多倫多大學(xué)和加拿大病童醫(yī)院科學(xué)家，攜手開發(fā)出一套微型神經(jīng)外科機(jī)器人。該磁控機(jī)器人直徑約3毫米，可模擬外科醫(yī)生靈巧動作，精準(zhǔn)夾持、拉動和切割身體組織，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。

傳統(tǒng)腦部手術(shù)通常需要醫(yī)生切開部分顱骨以暴露病灶，不僅創(chuàng)傷大、風(fēng)險高，術(shù)后恢復(fù)周期也長。最新面世的微型磁控機(jī)器人為侵入性較小的腦部鎖孔手術(shù)（通過小切口進(jìn)行的外科手術(shù)）提供了新途徑，有望大幅減輕手術(shù)創(chuàng)傷。

醫(yī)學(xué)界使用直徑為8毫米的機(jī)器人在人體其他部位進(jìn)行鎖孔手術(shù)已有幾十年歷史，但研制出一款直徑小于3毫米的神經(jīng)外科機(jī)器人始終面臨瓶頸。這是因?yàn)槟壳暗臋C(jī)器人手術(shù)工具通常由與電動機(jī)相連的電纜驅(qū)動，如果電纜過細(xì)會因摩擦斷裂，過粗又難以微型化。新系統(tǒng)采用了外部磁場驅(qū)動技術(shù)，成功突破了這一物理限制。

最新面世的機(jī)器人系統(tǒng)由兩部分組成：包括夾具、手術(shù)刀與鑷子的機(jī)械臂，以及嵌入了多個電磁線圈的磁性系統(tǒng)。機(jī)械臂可通過一個微型切口插入患者的大腦，醫(yī)生則能通過調(diào)節(jié)流入線圈的電量操縱磁場，使機(jī)械臂根據(jù)需要夾緊、拉動或切割組織。

團(tuán)隊(duì)將豆腐和覆盆子置于大腦模型內(nèi)以測試機(jī)器人的性能。結(jié)果顯示，磁控手術(shù)刀切口一致且狹窄，平均切割寬度為0.3—0.4毫米，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)手工工具0.6到2.1毫米的精度范圍。此外，夾持器抓取目標(biāo)的成功率也達(dá)到了76%，展示出可靠的操作穩(wěn)定性。

目前，團(tuán)隊(duì)正致力于將這套系統(tǒng)整合到醫(yī)院手術(shù)室。隨著技術(shù)的不斷成熟迭代，這款機(jī)器人即將進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。