新工具为微创手术程序带来了缺失的触觉

纽约大学阿布扎比分校（NYUAD）高级微流体和微设备实验室（AMMLab）的一个研究人员团队开发了一种简单而有效的微创手术中按需触觉传感的方法，克服了一个关键限制——外科医生在手术期间无法感觉组织。研究人员在阿布扎比克利夫兰诊所（CCAD）的外科医生的帮助下，成功测试了他们新工具的功效，该工具使用集成到腹腔镜抓取器中的现成传感器。

微创手术（MIS），也称为钥匙孔手术，有很多优点。MIS使用带有与内窥镜和手术抓地力器、针头和剪下相关的薄而长的管状轴的专用手术器械，允许通过小切口可视化和手术访问目标器官。与开放式手术相比，它需要更短的恢复时间，并且通常涉及更少的疼痛和疤痕。尽管如此，它为外科医生提供了有限的视野，无法在手术期间感受组织的相对差异和刚度。因此，MIS手术与外科医生的失去触觉困境有关。

在IEEE《健康和医学转化工程杂志》上题为使用内部开发的智能腹腔镜钳进行微创手术的刚度评估和肿块检测的新研究中，由NYUAD机械工程和生物工程副教授Mohammad Qasaimeh领导，研究人员描述了他们如何将商用传感器系统纳入常见的腹腔镜仪器，以开发其智能腹腔镜钳（SLF），该系统使用抓握下颌上的力传感器和手柄上的角度传感器实时测量抓取组织的抓握力和角度。使用微控制器分析数据，并将抓取反馈显示在显示器上。基于两个传感器捕获的变形参数，这个智能工具在施加的力大小之上为外科医生提供了组织的相对刚度指数，以帮助整个手术决策。使用这种方法，传统的手术工具可以通过触觉反馈功能、点播和即插即用配置变得智能。

这项工作的基本思想非常简单，我们很早就用基本固体力学向学生教授胡克定律的概念。然而，这项工作表明，基本工程概念如何在医学转化工程中变得强大，Qasaimeh说。

在MIS CCAD外科医生的帮助下，该原型使用不同的软组织和硬组织在实验室进行了测试，包括已知刚度的自制样本、生鸡肉和熟鸡肉样本，以及来自消化器官（包括胃和肠道）的绵羊样本。结果表明，开发的工具大大有助于他们根据刚度对不同样品进行准确分类。此外，开发的工具能够识别这些样本中隐藏的嵌入式肿块，证明有能力为外科医生提供触觉反馈信息，包括抓取力、器官刚度和嵌入式肿块的存在。

机械工程博士候选人、该研究的第一作者Wael Othman说，在开放式手术期间，外科医生用手指与内部组织和器官相互作用，为他们提供实时手术决策的触觉信息。但开放式手术伴随着成本，包括需要大切口和潜在的严重后果，包括疼痛、感染风险和漫长的恢复时间。我们的方法令人兴奋，因为它为外科医生提供了类似的触觉信息，到目前为止，这些触觉信息在微创手术中一直缺失。

Qasaimeh说，虽然目前的原型是概念的证明，但我们未来的工作将侧重于开发更精确的能力，以机械地识别组织刚度和质地的微妙差异，我们计划与CCAD的同事合作，对代表更好人体器官的样本进行实验。