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传统脑部手术需打开头骨,对难以触及的区域或肿瘤进行切除,过程侵入性高、风险大,且患者恢复期长。为解决此困境,科学家研发出新型微型磁控机器人手术工具,有??实现对脑部进行「锁孔手术」,大幅降低手术侵入性与风险。
这项由多伦多大学主导、加拿大多伦多病童医院(SickKids)合作的研究,开发出一组直径仅约3毫米的微型神经外科手术工具。研究成果发表於《科学机器人》(Science Robotics)期刊,展示了这些工具能够抓取、拉动和切割组织的能力。
传统机器人手术工具多采用电缆连接电动马达驱动,但微型化後,缆线控制的滑轮易损坏且摩擦力大,限制了工具的尺寸缩小。新研发的磁控机器人系统则采用外部磁场驱动,由微型工具(抓取器、手术刀、镊子)和内嵌电磁线圈的手术台组成。患者头部置於线圈上方,工具透过小切囗进入脑部。
透过调整线圈电流,科学家得以精准控制磁场,使工具执行抓取、拉动或切割等动作。与传统开放式脑部手术中,外科医生依赖手腕灵活度操控工具不同,磁控机器人工具能模拟手腕动作,实现「腕式」移动,进入脑部深处。
在临床前试验中,研究团队使用豆腐和覆盆莓模拟脑部组织,测试工具性能,并与外科医生操控的传统工具进行比较。结果显示,磁控手术刀切割宽度平均仅0.3-0.4毫米,比传统工具的0.6-2.1毫米更精准。抓取器抓取目标的成功率也达到76%。
目前研究团队正致力於将机器手臂和磁控系统整合至手术室环境,并使其与影像系统兼容,为未来的临床试验做准备。