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微創手術器械的設計,減少手術動大刀。

微創手術器械的設計,減少手術動大刀。Credit: ecastro@Flickr CC BY 2.0

微創手術

不少人都有打過針的經驗,像一根針這樣大小傷口,癒合之後,幾乎連傷口都看不見,這也是微創內視鏡手術一個想法,希望傷口越小,癒合容易也不留疤。1990年代之後,微創手術逐漸普遍,在腹腔手術的應用相當普遍,然而在腦和頭部的應用,仍相當有限,除了手術器械的操作需要相當精練的技術,這些器械的設計,包含體積大小、控制方式,都是影響這種超小型、甚至針孔大小的微創手術,是否能廣泛應用的原因。

超微手術器械

有時候,最簡單的設計可能就是最好的設計。美國「范德堡大學」(Vanderbilt University)開發一種手術微創手術器械,可以控制器械頭的動作,還帶有如同手腕般能彎曲的功能,這個如同針一樣的設計厚度不到2公厘。這樣的厚度和現有行的微創器械,受限於「繩索滑輪」(wire-and-pulley)的設計,厚度約5~8公厘相比,相較下又更小,手術的精密度或者傷口也會更小,更有希望能用在頭頸部位這種僅容許微小空間的操作。

結構和材料設計

如果只是一根小直徑的針,要進入生物體內很容易,但要能操控它進入體內後轉動、彎曲,就需要精密設計。「范德堡大學」設計的這個針型微創器械,使用「鎳鈦合金」(nitinol)的材料,如同針一樣的管子,靠近末端的部分,單側打出數個缺口,改變這根鎳鈦管的結構強度,然後在管子中間安裝一條控制繩,繩的ㄧ端固定在鎳鈦管的前端,當操作者拉扯這根繩子的另一頭時,鎳鈦管就會朝結構較弱,也就是有缺口的這個方向彎曲;而釋放繩子後,鎳鈦管的彎曲狀態會回復成平直。在這個針管設計的前端,可以安裝其它裝置,像是小剪刀或者圓形、可刮除組織的裝置。

其它鎳鈦醫材

鎳鈦材料,自1960年代開發以來,廣泛應用在醫療器材設計,除了高生物相容性,多是利用鎳鈦材料的「形狀記憶」(shape memory)的特性,像是常見的牙齒位置調整、心臟支架,當其置入生物體後,因為溫度的影響,材料能回復成原來的形狀,因此可對特定部位提供拉力或張力。然而,鎳鈦合金還有一個特性,就是其特殊的「超彈性」(superelasticity)特點,至多可達到一般金屬的30倍。本文提到的針型微創器械,其使用鎳鈦材料的原因,就是為了想運用其超乎尋常金屬的材料彈性。

這個設計目前正在進行操作介面和控制的設計,未來還需要測試和通過美國「食品暨藥物管理局」(FDA)認證,預計再4到5年就能進行臨床使用。

文章參考:Vanderbilt University
影片來源:Vanderbilt University
圖片來源:ecastro@Flickr  CC BY 2.0
原文參考:International Conference on Robotics and Automation


作者簡介

BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。