磁性驱动的灵巧工具用于大脑内部的微创手术

科学领域:

• 神经外科 神经外科
• 医疗机器人 医疗机器人
• 最少侵入性的手术

背景情况:

• 移除深层脑瘤和手术需要技术上苛刻的骨切除,这带来了重大风险和发病率.
• 神经内镜手术通过小切口降低了风险,但受到当前直立,刚性内镜工具缺乏灵巧性的限制.
• 现有的神经外科工具缺乏有效的神经内镜手术所需的机动性.

研究的目的:

• 开发和评估一类用于神经内镜应用的磁性驱动,手腕式机器人神经外科工具.
• 评估这些小型化工具的可行性,以便在大脑中进行最少的侵入性切除和切割任务.
• 展示无线磁性工具在临床神经外科手术过程中的潜力.

主要方法:

• 设计和制造了三种磁性工具 (直径小于3.2毫米) 与嵌入的磁铁用于无线激活:一个2-DOF手腕抓手,一个1-DOF旋转刀,和一个1-DOF扭弦激活.
• 通过实验测试在脑幻影上对模拟瘤切除和手术任务进行评估工具可行性.
• 集成的磁端效应器与一个同心管机器人用于体内实验小猪使用混合可引导的手术机器人系统.

主要成果:

• 磁性工具成功地到达了大脑幻影中的目标区域,证明了模拟瘤切除和组织切断的能力.
• 在体内对小猪的实验表明,无线磁性工具可以执行必要的神经外科任务,包括抓住,切割和活脑组织的活组织活组织.
• 这些工具在导航狭窄的走廊和执行大脑内的精确运动方面被证明是有效的.

结论:

• 磁性驱动,手腕机器人工具是可行的神经内镜手术,提供增强的灵活性和机动性.
• 这些无线工具有可能显著降低与当前深层次的脑部手术相关的风险和发病率.
• 开发的工具显示未来临床应用在微创神经外科手术的承诺.