微型机械手腕给新灵巧needlescopic手术

电影的小机械手腕,一个工程师团队和医生在范德比尔特大学医学工程和发现实验室希望给needlescopic手术一个全新的灵活度。

Needlescopic手术,它使用手术器械缝纫机针的直径缩小,是微创手术的终极形式。needle-sized切口需要如此之小,以至于他们可以用手术胶带封起来的,通常没有留下疤痕愈合。

虽然自1990年代以来,这项技术,也称迷你或micro-laparoscopy,太难了,只有少数的外科医生在全世界经常使用它。此外,它在很大程度上仅限于刮掉病变组织与锋利的环称为绿皮南瓜或燃烧了微型激光或加热电线。

所以一个研究小组由机械工程副教授罗伯特。韦伯斯特已经开发了一个外科手术机器人可操纵的针头配备不到百亿资金的手腕一寸(2毫米)厚。描述的成就是在一篇题为“needle-sized手腕手术机器人”于5月在西雅图的机器人与自动化国际会议上。

新设备设计为needlescopic工具提供一定程度的灵活性,他们以前缺乏。这不仅允许surgeon-operators执行数量的程序,如精确切除术和缝合,这在以前是没有的,但它也将允许使用针的地方已经超出了他们的范围,如鼻子、喉咙、耳朵和大脑。

“你可以越小手术器械更好的…只要你能保持一个适当的程度的灵活性,“泌尿外科教授说美国杜克Herrell咨询项目。“根据我的经验,仪器越小,越少,术后疼痛患者经验和更快的恢复。”

这无疑是这样的:与传统微创手术(管理信息系统),已成为近年来越来越普遍。这种方法,包括操作与仪器通过切口插入,从3/8th 3/16th英寸(10毫米到5毫米),通常会导致病人痛苦少,减少组织损伤,疤痕和较短的恢复时间。

努力适应机器人技术管理信息系统已经由直观手术的达芬奇手术系统,机器人手术系统专门为微创方法。取决于手术的类型,它需要1/3英寸的切口(8毫米)或3/16th英寸(5毫米)。

“虽然对腹部手术效果很好,达芬奇使用wire-and-pulley系统进一步小型化是极其困难的,因此它不会工作在头部和颈部等小空间,”韦伯斯特说。

在过去的六年里,韦伯斯特和他的同事们一直在发展外科手术机器人使用“可操纵的针。”This is a system of telescoping tubes that are made out of nitinol, a "memory metal" that retains it shape. Each tube has a different intrinsic curvature. By precisely rotating, extending and retracting the tubes, an operator can steer the tip in different directions, allowing it to follow a curving path through the body.

这种设计允许针在身体上的操作,无论是手动内窥镜仪器,这是直棒配备各种末端效应器,和达芬奇机器人可以到达。然而,它的用途是有限的,针没有手腕。

“添加手腕可操纵的针大大扩展了系统的实用性、“Herrell说。“有大量的潜在的应用在一些真正令人兴奋的领域,比如内镜外科操作小腔内如耳朵,支气管,尿道,等等。这将允许我们去做手术,目前需要更大的切口,甚至可能使我们能够执行操作目前并不可行。”

研究人员做了一些不成功的尝试构建机械手腕足够小。“我们一直试图建立的手腕很多小块,但我们不能让他们的工作我们的标准,”韦伯斯特说。

“那么我们意识到我们必须跳出框框思考,“研究生菲利普Swaney说。相结合”,而不是一堆碎片,我们从一个小型镍钛诺管,开始思考我们不得不删除。”

管的非常严格,但是他们发现如果他们削减一系列微型槽一边,刚度大大减少:够了,事实上,这样他们就可以让它弯曲90度,拉着一个小根内管,连接的小费。手腕弹簧回直位置当张力线释放。

“一旦我们有这个想法,我们意识到这可能是一个真正的游戏规则,所以我们必须构建它,“Swaney说。

范德比尔特大学申请临时专利设计。

团队成员想测试系统通过使用它的“底”手术:操作删除在脑下垂体和颅底肿瘤通常涉及切割大开口病人的头骨和/或脸。研究表明,使用经过鼻腔内窥镜是减少创伤,但过程是如此困难,只有少数的外科医生掌握了它。

“应该是有用的其他操作,”韦伯斯特说。“我们认为一旦我们把这个工具给外科医生他们会发现各种各样的应用程序我们没有想到。”

结束的夏天,他们希望完成控制软件和接口,允许外科医生操作设备。他们正在积极寻找商业伙伴将新仪器通过FDA审批程序包括最初的临床试验。“最好的情况是,系统可以用于外科医生在四到五年内,”韦伯斯特说。

---

---