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出国看病:哈佛、索尼联手打造出微型手术机器人

来源:网络    作者:      2020年08月26日 13:32

导语:


受日本折纸工艺启发,哈佛大学威斯生物启发工程研究所的Dr. Robert Wood和索尼公司的机器人工程师Hiroyuki Suzuki合作,通过创造一种新的微型遥控运动中心机械手(简称mini-RCM),实现手术机器人微型化。正如《自然-机器智能》杂志近日刊登的文章所描述的:这个机器人大小如网球,重量约为一便士,成功地完成了一项困难的模拟手术任务。医疗发达国家的每一次重大科研成果对选择出国看病的中国患者来说都意味着多一份希望。好消息是,出国看病咨询与服务机构盛诺一家已经与发达国家的顶级医院合作多年,为国内患者开通了出国看病绿色转诊通道,提供从境内到境外一站式出国看病服务。

完成微小任务的微型机器人

为了创造微型手术机器人,Suzuki和Dr. Wood利用由Wood实验室开发的弹出式微电子机械系统制造技术,把材料层层堆叠粘合在一起,然后用激光切割出一个特定的图案,让想要的三维形状“弹出来”,就像儿童的弹出图画书一样。这项技术极大地简化了小型复杂结构的大规模生产,而这些复杂结构需要耗费人力手工制造。

研发团队先创造了一个平行四边形作为机器人的主体结构,然后制造了三个线性致动器(微型线性致动器)来控制机器人的运动:一个平行于平行四边形的底部,能使其上升和下降;一个垂直于平行四边形,能使其旋转;一个位于平行四边形的顶端,能延伸和收回使用的工具。这就创造了一个比之前学术界开发的其他显微外科设备更小更轻的机器人。

微型线性致动器本身就是微型的奇迹,它由压电陶瓷材料制成,当电场作用时,压电陶瓷材料会改变形状。该团队还将基于LED的光学传感器集成到微型线性致动器中,以检测和纠正任何偏离预期运动的偏差,例如由手抖动引起的偏差。

比外科医生的手更稳

为了模拟遥控手术的情况,研发团队将mini-RCM连接到一个Phantom Omni设备上,该设备可以随着使用者的手的动作来操纵mini-RCM。他们的第一次测试是评估人在显微镜下描画一个比圆珠笔尖还小的正方形的能力,通过手工描画或者使用mini-RCM描画。经测试,mini-RCM极大提高了使用者描画的准确度,与手工描画相比,将误差降低了68%,考虑到修复人体微小精细结构所需的精度,这一质量尤其重要。

基于这次测试成功,该团队随后创造了模拟版的视网膜静脉插管术,在这种手术中,外科医生必须小心地将一根针穿过眼睛,将治疗药物注射到眼球后部的细小静脉中。他们制造了一根与视网膜静脉相同大小的硅胶管(大约是人类头发厚度的两倍),然后用一根连接在mini-RCM末端的针头成功穿入,同时没有造成局部损伤或破坏。

除了能有效地进行精细的手术操作之外,这款mini-RCM的小尺寸还提供了另一个重要好处:易于安装,而且在出现并发症或停电的情况下,可以轻易地用手从患者身上移除机器人。

“弹出式微电子机械系统方法被证明在许多领域都是非常有价值的,我们很开心它有能力提高手术的安全性和效率,为患者提供侵入性更小的治疗,”Dr. Wood说。

哈佛大学威斯生物启发工程研究所的创始理事、哈佛大学医学院和波士顿儿童医院的Judah Folkman血管生物学教授表示:“我们期待在不久的将来看到这项成果对手术机器人产生的影响。”


(文章为作者独立观点,不代表艾瑞网立场)
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