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加拿大SickKids医院:着力开发微型机器人,助力神经外科发展

编辑:INC|发布时间:2021-08-24 10:41
近期,加拿大多伦多儿童医院(SickKids)一个研究团队正致力于开发具有独特灵巧能力的微型机器人。这项技术由磁场控制,与大多数显微手术工具的刚性有线设计不同,有朝一日可以...

  近期,加拿大多伦多儿童医院(SickKids)一个研究团队正致力于开发具有独特灵巧能力的微型机器人。这项技术由磁场控制,与大多数显微手术工具的刚性有线设计不同,有朝一日可以用于进行微创脑部手术。

加拿大SickKids医院

  该研究团队由病童医院 (SickKids) 首席外科医生、围手术期服务主管James Drake 博士和多伦多大学 (U of T) 工程教授 Eric Diller共同领导。

  “通过内窥镜在儿科大脑中推进手术需要可以精确控制的小型化多功能工具,”Drake 博士解释说,他同时也是多伦多大学外科系教授。而微型机器人在满足儿童和成人患者的这种需求方面显示出巨大的希望。”

  北美有超过700,000 名患者患有脑肿瘤。这些肿瘤是儿童中比较常见的实体癌形式,手术切除肿常常是首选治疗方案。手术可能是高度侵入性的,恢复过程很长。微创内窥镜手术并不总是可行的,主要是因为标准内窥镜工具的通用性不足以在控制任何出血的同时去除肿瘤。

  在 Drake博士和他的团队在Wilfred 和 Joyce Posluns 图像引导创新与治疗干预中心 (PCIGITI) 的工作基础上,Drake 和 Diller 开发了这种外部磁控微型神经外科工具的新颖概念。

  该研究团队一直在开发一种原型,其微型夹具安装在柔性线“手腕”的末端,并由外部磁场控制。该工具在夹持钳和灵活的“手腕”上都装有磁铁。当施加磁场时,该工具将打开和关闭抓手或移动“手腕”。

  在具有模拟肿瘤的逼真的 3D 打印大脑模型上进行的测试中,夹具能够成功进入大脑的内部并移除肿瘤,完全由外部磁场控制。

  研究人员现在正在研究夹持工具的第二个原型,该原型设计更简单,可以更好地控制镊子。与大约 5 毫米宽的传统外科手术机器人工具相比,这些原型磁性工具的尺寸缩小了一半,同时保持了相同的灵活性。

  “为小儿微创手术开发新技术,一般需要一个工程师和外科医生的协作团队。我们来自 SickKids 的 PCIGITI 和多伦多大学机械与工业工程系的团队在这方面非常成功,”Drake 博士说。 

  在手术室中看到这些微型机器人之前,还有几个步骤需要采取。该团队计划创建更多工具,包括微型剪刀。他们还需要确定在手术室中产生磁场的最佳方式。

  该研究团队的工作“用于神经内窥镜检查的磁驱动灵巧钳仪器的设计和比较”发表在 IEEE Transactions on Biomedical Engineering 杂志上。这项研究得到了加拿大卫生研究院 (CIHR)、加拿大自然科学和工程研究委员会 (NSERC) 和病童基金会的支持。

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