未来的“外科医生”

时间:2022-10-27 01:22:01

未来的“外科医生”

病人躺在手术台上,周身插着探针,一个巨大的蜘蛛形金属怪物悬在病人的上方,它的一只机械手正从病人的腹腔中退出来,手上密封的袋子里装着刚摘除的身体组织。这个怪物叫“达芬奇”,是一个医用机器人。

医用机器人走向小型化

“达芬奇”机器人的运用与20世纪70年代微创外科术的出现密切相关,有了微创外科术,手术器械便可以通过一个直径1厘米的切口进入身体,医生们在体外进行操作,这种手术为病人减少了疼痛和失血量,缩短了康复时间。

将微创外科术同“达芬奇”结合起来意味着医生不再直接用手操纵手术器械,而代之以电脑操纵,这大大提高了手术的精确度。现在,全世界已有1000台“达芬奇”机器人工作在手术台前。

和传统的方式相比,“达芬奇”使外科手术先进了许多。有了这种机器人,医生便可以坐在控制台前完成一台手术了。不过科学家说,未来的手术机器人可不仅仅是这样,那时的机器人可能只有几毫米大小,它们会进入到我们的身体中并在体内进行手术,它们还可以深入耳、眼及身体的其他部位去释放药物,摘取组织和安放医疗装置。

这类机器人离我们并不遥远了。事实上,微型医用机器人的原型机已经诞生,它们中的一些正在动物身上做实验。现在,各种像蛇一样有灵活关节的装置正在不断问世以尝试进入人体中难以抵达的区域,其中一种名为“卜蛇”(i―snake)的机器人尤为突出,它由一种戴在医生眼前的视觉跟踪装置所控制,4年之内,这种装置就有望用于医疗领域了。另一种已经通过实验的微型装置是藏在胶囊中的摄像机,它可以通过口服进入身体以代替传统的内窥镜。现在的内窥镜检查是将摄像机放在一根柔软管子的一端,然后通过嘴或者直肠进入身体,这种方法很难将摄像机送入肠道的中心部位,然而摄像机胶囊却可以穿越整个肠道。

“心外专家”医术娴熟

胶囊摄像机并不需要自己的推进装置,它是依靠肠道的自然收缩前进的,然而在身体的其他地方,这样的装置便无法前进,它们需要独立的能源和推进系统,这对科学家来说又是一个严峻的挑战。   解决这个问题的一种办法是用一根线将机器人连接在体外的控制装置上。美国的心外科专家研制了一个名叫“心脏着陆者”的心脏手术机器人,它长20毫米,前后都有带吸盘的脚,看上去像一只小毛虫,可以自主地向前爬行。工作的时候,医生们通过X射线或磁跟踪装置在体外对它进行监视并用一个操纵杆对其遥控。按照传统的方法,做心脏手术要使用心肺机使心跳暂停,或者应用更先进的微创术,不过即使这样也要切开几个切口,部分抽取左肺空气,实施全身麻醉。然而“心脏着陆者”则可以使一切变得简单,它可以通过一个小切口进入体内,然后爬向心脏的正确部位,这时心跳不用暂停,病人可以自主呼吸,左肺也不用抽取空气,且仅实施局部麻醉。

“心脏着陆者”的另一个用途是向心脏输送起搏器的电极以从事心脏同步治疗,其目的是帮助心脏协调跳动的节律。现在,电极的输送要通过静脉。越来越多的证据表明,只有将电极输送到某个特定的部位,心脏同步治疗才能获得理想的效果,但通过静脉输送电极很难做到这一点,而‘心脏着陆者’则能把电极送到最理想的位置。除此之外,“心脏着陆者”还能做其他很多事情,例如配备一只针头以提取组织样本,直接接近心脏肌肉注射干细胞或者从事基因治疗等等。

“脑外专家”一专多能

虽然从理论上说,“心脏着陆者”也能进入到身体的其他地方,但它们现在的版本依然有赖于一定大小的切口,因为它们身上有一根线连接着体外的控制装置,不过更小的机器人也出现了。

ViRob就是这样的一个机器人,它只有5毫米长,直径为1毫米,有16只能振动的脚,由外部提供能源。由于viRob左侧和右侧的脚能对不能频率的电磁波作出不同的反应,因而只需调整频率,就能控制它的行动。

ViRob的首个用途可能是治疗脑积水。以前,这样的分流术每隔5~10年便要做一次,并最终导致较大的脑手术。假若使用了ViRob,它可以被长久地安放在体内,每隔一个月,人们便可以激活它,让它工作一次,这样的事病人在家里便可以做。ViRob第二个用途是可以帮助失聪者听见声音。它可将一个小电极放入螺旋形的耳蜗的深部以模拟听觉神经。

另外一种名为SwiMi cRob的机器人,比viRob稍大,长10毫米,直径3毫米,有一个自带的马达和两条尾巴,因此它可以像大肠杆菌摆动鞭毛一样地在水中游动。科学家说,这种机器人将在未来进入人体中充满液体的地方以执行医疗任务。

“眼科专家”一丝不苟

ViRob和SwiMicRob看上去已经够小了,但人们还需要更小的机器人,小到只有0.9毫米长,直径只有0.3毫米。它的运动是由体外的一个电磁铁操纵的,科学家们寄希望于让这种机器人在未来从事精度要求极高的眼部手术。 眼科机器人能具体干些什么呢?首先,它可以用来测量视网膜上的氧压,这是视网膜的供血指标。视网膜的外壳有一层光致发光化学物质,其亮度有赖于含氧量是否充足:其次,这种机器人可以用于治疗视网膜静脉闭塞,这种病是由眼后血块阻塞主静脉导致的,它是失明的主要原因。人们试图用药物溶解血块,但问题是将药物送到患处很困难。现在的一个药物输送方式是使用套管针将药物注射进静脉里,然而,将针头对准比头发丝还细的血管难度极大,要求医生具有非同一般的手术技巧。假若用上了眼科机器人,它就可以用它的磁推进系统将药物引向有血块的静脉,它的尖状物刺进血管,而包在外面的药物则扩散开来进入到静脉中。另一种更精巧的设计是利用可降解的装置,它的壳是聚合体,里面是可受电磁铁控制的金属粒子,一旦聚合体被溶解掉,里面的金属粒子便会吸进血管里并最终被降解掉。

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