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陳根:外科微型手術機器人,還有多少種可能

2020-08-28 14:49
陳述根本
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文/陳根

在過去的半個世紀里,微創腹腔鏡手術,即外科醫生使用工具和插入小切口的微型攝像機來進行手術,使得手術對病人和醫生都更加安全。隨著技術的進步,外科機器人越來越多的出現在手術室里,外科機器人能夠協助同時操作多種工具,比傳統技術更精確、更靈活、更具控制性,從而進一步協助外科醫生。

然而,這些機器人系統非常龐大,通常占據整個房間。現在,哈佛大學的研究人員開發的一種網球大小的微型機器人能夠在微觀尺度上處理精細的任務,結構簡單,便于制造。這項研究已發表在《自然機器智能》雜志上。

陳根:外科微型手術機器人,還有多少種可能

研究小組制作了一個平行四邊形作為機器人的主體結構,然后制造了三個線性執行器(mini-LAs)來控制機器人的運動:一個平行于平行四邊形的底部,平行四邊形的底部用來提升和降低機器人,另一個垂直于旋轉它的平行四邊形,在平行四邊形的頂端有一個,它可以伸縮正在使用的工具。其結果是制造出一種比學術界先前開發的其他顯微外科設備小得多、重量輕得多的機器人。

這個以折紙為靈感的微型機器人是用一種先進的制造技術組裝而成的,在這種技術中,材料層疊在一起,激光切割形成平行四邊形。同時,微小的線性執行器由壓電陶瓷材料組成,壓電陶瓷材料在電場的作用下變形產生運動,同時還有光學傳感器,以確保運動部件沿著期望的路徑運動。

陳根:外科微型手術機器人,還有多少種可能

在測試中,研究小組讓機器人進行模擬遙控手術,模擬人手移動筆狀工具的動作。研究人員通過顯微鏡對人類進行觀察,并跟蹤一個比圓珠筆筆尖小的正方形,然后讓他們用機器人來追蹤正方形,然后讓他們重復這項任務。試驗證明,機器人的準確率提高了68%。

隨后,研究人員模擬了視網膜靜脈插管的手術過程,視網膜靜脈插管通常需要一名外科醫生在眼球后部的靜脈注射治療藥物。模仿過程中,研究小組使用了一根與這些細小靜脈大小差不多的硅膠管,這些細靜脈的厚度大約是人類頭發的兩倍。機器人能夠用一根附在身上的針頭干凈地刺穿管子,而不會造成任何不必要的損壞。

另外,這種小型機器人還易于安裝。現在,研究小組希望通過增加執行器的力和定位來進一步改進設計,使其更加強大和精確。在未來,我們或將看到這項工作將對外科機器人技術產生的影響。

聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權或其他問題,請聯系舉報。

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