在微创外科手术中，外科医生通过自然孔口或小的外部切除物进入内部组织是医学上的普遍做法。对患有神经系统疾病的患者，它们的执行范围很广，例如通过导管输送支架，治疗腹部并发症以及在颅底进行经鼻手术。

用于这种手术的设备的端部是高度柔性的(或“铰接的”)，以使得能够可视化和特定地操纵目标组织中的手术部位。在允许外科医生切开或干燥(干燥)组织并阻止体内深处的内部出血(凝结)的能量输送装置的情况下，在装置的末端增加了一个发热能源。但是，目前必须将通过光纤或电极传送的可用能源(例如射频电流)靠近目标部位，这限制了手术的精确度，并可能在相邻的组织部分引起不希望的灼伤并产生烟雾。

已经在许多外部手术(例如在眼睛或皮肤中进行的手术)中广泛使用的激光技术将是一种有吸引力的解决方案。对于内部手术，需要在内窥镜的远端处精确地操纵，定位和快速重新定位激光束，这不能通过当前可用的相对庞大的技术来完成。

现在，由Wyss副教授Robert Wood博士和博士后研究员Peter York博士在哈佛大学Wyss生物启发工程学院和John A. Paulson工程与应用科学学院领导的机器人工程师( SEAS)开发了一种微型6x16毫米封装的激光转向微型机器人，该机器人具有很高的速度和精度，并且可以与现有的内窥镜工具集成。《科学机器人》杂志报道了他们的方法，可以帮助显着提高众多微创手术的能力。

“为了在体内进行微创激光手术，我们设计了一种微机器人方法，使我们可以将激光束精确地对准感兴趣的解剖区域内复杂模式的小目标部位，”约克说。研究和伍德微机器人团队的博士后研究员。“凭借其广泛的关节运动，最小的占地面积以及快速而精确的动作，仅通过以即插即用的方式添加到现有的内窥镜设备中，这种激光转向末端执行器就具有增强手术能力的巨大潜力。”

该团队需要克服光学转向机构在设计，驱动和微制造方面的基本挑战，以便在激光束从光纤中射出后能够对其进行严格控制。尺寸限制加剧了这些挑战以及对速度和精度的需求-整个机构必须容纳在具有吸管直径的圆柱形结构中，以用于内窥镜检查。

第二作者Rut说：“我们发现，为了控制和重定向激光束，在一个小的“振镜”设计中，三个可以快速相对旋转的小镜子的配置为我们的小型化工作提供了一个最佳选择。佩尼亚(Peña)是伍德小组中具有微制造专业知识的机械工程师。“为达到这一目标，我们利用了微制造兵工厂的方法，其中将模块化组件逐步层叠到毫米级的上层建筑上，这是一种高效的制造过程，在快速迭代设计以寻求最佳性能并交付时大规模生产成功产品的强大策略。”

该团队证明了他们的激光转向末端执行器，小型化为直径仅为6 mm，长度为16 mm的圆柱体，能够绘制出并跟踪复杂的轨迹，在该轨迹上可以高速进行多次激光烧蚀。范围大，并且重复精度高。

为了进一步证明该设备在连接到普通结肠镜的末端后，可以应用于栩栩如生的内窥镜检查任务，在Wyss临床研究员Daniel Kent博士的建议下，York和Peña通过导航成功地模拟了息肉切除通过远程操作在橡胶制成的台式幻像纸巾中安装他们的设备。肯特还是贝丝以色列女执事医疗中心的普通外科住院医师。

“在这种多学科的方法中，我们设法利用我们的能力来快速建立过去十年来开发的复杂微机器人机制的原型，以为临床医生提供无干扰的解决方案，从而使他们能够扩大微创手术的可能性。具有改变生命或潜在挽救生命的作用。”资深作者伍德博士说，他也是SEAS的查尔斯河工程与应用科学教授。

Wood的微型机器人团队与Wyss Institute的技术翻译专家一起为他们的方法申请了专利，现在，作为外科手术内窥镜的附加组件，他们正在进一步降低其医疗技术(MedTech)的风险。

Wyss说：“ Wyss研究所专注于微型机器人设备，这是由Robert Wood的团队与跨学科的临床医生和翻译专家合作开发的新型激光转向设备，有望彻底改变在许多疾病领域进行微创外科手术的方式。”创始董事Donald Ingber博士，他还是哈佛医学院和波士顿儿童医院的Judah Folkman血管生物学教授，以及SEAS生物工程学教授。

标签： 外科医生