直径仅 3 mm，微磁控制机器人可以模拟外科医生的灵巧动作

IT 世家 3 月 31 据日报报道，在传统的大脑手术中，医生通常需要移除一些颅骨才能接触到难以到达的大脑区域或肿瘤。这种手术侵入性强，风险高，患者恢复时间长。然而，一项新的技术突破有望彻底改变这种状况。

加拿大病童医院由多伦多大学牵头，（SickKids）共同开展的研究项目，成功开发出一套直径仅约约 3 毫米微型神经外科手术工具可以模拟外科医生的灵巧动作，准确夹紧、驱动和切割身体组织，为小侵入性大脑手术提供新的工具。近日发表的相关研究论文《科学》・《机器人》杂志。

据 IT 家族知道，在过去的几十年里，直径约定 8 毫米机器人手术工具已经广泛应用于身体其它部位的微创手术。但是，将工具缩小到适合神经外科手术的程度 3 mm直径，这一领域一直是技术瓶颈。

该研究开发的微型工具，通过非常规电机驱动的外部磁场，成功实现了这一突破。传统的机器人手术工具依赖于连接到电机的电缆。它们的工作原理类似于人类的手指，通过手腕处的肌肉和手的肌腱来控制。然而，当工具需要缩小到几毫米时，这种设计面临许多挑战，如小滑轮强度不足、易摩擦、拉伸和断裂等。，这使得小型工具变得极其困难。

新开发的机器人手术系统由两部分组成:一是包括抓取器、手术刀和镊子在内的微型手术工具；二是“线圈手术台”，即多个电磁线圈嵌入手术台。

手术过程中，患者头部将放置在嵌入线圈的手术台上，微型工具通过小切口插入大脑。通过调整线圈内的电流，医生可以准确控制磁场，使工具能够抓取、驱动或切割组织。

在传统的大脑手术中，医生依靠自己灵活的手腕旋转工具，倾斜其尖端，从而接触大脑深处的区域，如去除大脑中央腔内的肿瘤。这种新型的机器人神经外科工具可以通过“手腕”运动模拟这种操作，其灵活性和准确性引人注目。

研究人员在临床试验中模拟了大脑的机械性能，将豆腐、树莓等材料放入大脑模型中进行检测。试验数据显示，磁控刀切割切口一致且狭窄，平均总宽度仅为 0.3-0.4 mm，与传统手工工具切割相比(总宽度为 0.6-2.1 mm）更加精确。抓取器的成功抓取率也达到了 76%。

虽然微型机器人手术工具在实验中表现良好，但在临床上应用还需要很长时间。开发医疗器械，尤其是手术机器人，通常需要几年甚至几十年的时间。

这项研究是多伦多大学 Eric Diller 他是磁驱动微型机器人领域的专家，是教授多年研究项目的一部分。目前，研究团队正在努力确保机器人手臂和磁控系统能够舒适地安装在医院手术室，并与莹光镜等显像系统兼容。后者使用 X 射线显示。这些工具只有在完成这些步骤后才有望进入临床试验阶段。

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