微創(chuàng)手術(shù)因創(chuàng)口小、恢復(fù)快，已成為現(xiàn)代外科的主流術(shù)式，但這一優(yōu)勢(shì)背后暗藏一項(xiàng)難以克服的缺陷——外科醫(yī)生在操持細(xì)長(zhǎng)器械穿過穿刺孔操作時(shí)，幾乎完全喪失了直接觸覺反饋。如今，這一痛點(diǎn)或?qū)⒂瓉砑夹g(shù)突破。

阿聯(lián)酋紐約大學(xué)（NYU Abu Dhabi）的研究團(tuán)隊(duì)近日在學(xué)術(shù)期刊《微系統(tǒng)與納米工程》上發(fā)表研究成果，宣布成功研制出一種多通道柔性壓力傳感器，能夠在微創(chuàng)腔鏡手術(shù)中實(shí)時(shí)還原外科醫(yī)生的觸壓感知。該研究由機(jī)械與生物醫(yī)學(xué)工程副教授穆罕默德·卡賽梅（Mohammad ）主導(dǎo)，哈利法大學(xué)助理教授瓦伊爾·奧斯曼（Wael Othman）擔(dān)任第一作者。

液態(tài)金屬微通道賦予傳感器"寬量程"感知能力

傳感器的核心制造工藝頗具巧思：研究團(tuán)隊(duì)以彈性硅膠為基底，在其內(nèi)部構(gòu)建微尺度通道并注入液態(tài)金屬。當(dāng)器械受到壓力時(shí)，微通道形狀發(fā)生微小形變，引起電阻變化，從而形成可量化的電信號(hào)——壓力越大，電信號(hào)變化越顯著。

這一設(shè)計(jì)的關(guān)鍵突破在于量程覆蓋范圍極寬，從指尖輕觸時(shí)的微弱接觸力到用力抓握組織時(shí)的強(qiáng)壓力，均可由同一微型器件實(shí)時(shí)測(cè)量，無需切換傳感模式?？ㄙ惷方淌诒硎荆?我們開發(fā)的微型柔性傳感器可以監(jiān)測(cè)寬范圍壓力，并可輕松集成到現(xiàn)有手術(shù)器械上，使我們距離更智能、更安全的手術(shù)工具更近一步。"

奧斯曼補(bǔ)充稱，團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是為真實(shí)手術(shù)環(huán)境打造既靈敏又實(shí)用的傳感方案："這種設(shè)計(jì)讓我們用同一個(gè)小型裝置就能測(cè)量輕微和強(qiáng)力壓力，并將傳感器布置在手術(shù)器械上Zui有用的位置。"多通道布局意味著醫(yī)生可同時(shí)獲取器械不同部位的壓力分布，觸覺信息更加立體完整。

應(yīng)用場(chǎng)景向手術(shù)機(jī)器人與可穿戴設(shè)備延伸

微創(chuàng)手術(shù)是這項(xiàng)技術(shù)Zui直接的應(yīng)用場(chǎng)景。腔鏡手術(shù)（俗稱"鑰匙孔手術(shù)"）中，外科醫(yī)生通過細(xì)長(zhǎng)器械在體腔內(nèi)操作，與開放手術(shù)相比，手部對(duì)組織的直接感知被大幅削弱。長(zhǎng)期以來，觸覺反饋的缺失被認(rèn)為是微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)瓶頸之一，也是年輕外科醫(yī)生學(xué)習(xí)曲線陡峭的重要原因。柔性壓力傳感器若能集成于抓鉗、持針器等標(biāo)準(zhǔn)手術(shù)器械，則有望以較低成本填補(bǔ)這一感知空白。

研究團(tuán)隊(duì)同時(shí)指出，該技術(shù)的潛力遠(yuǎn)不止于手術(shù)室。在手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域，觸覺反饋一直是制約機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)精細(xì)操作能力的核心難題；在可穿戴健康設(shè)備領(lǐng)域，寬量程柔性壓力感知同樣是實(shí)現(xiàn)連續(xù)生命體征監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵部件。此外，工業(yè)協(xié)作機(jī)器人對(duì)精細(xì)觸壓感知的需求也日益迫切。本次研究由阿聯(lián)酋紐約大學(xué)研究院提供資金支持。

阿聯(lián)酋近年來持續(xù)加碼生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，紐約大學(xué)阿布扎比分校與哈利法大學(xué)已形成聯(lián)合科研合力，在柔性電子、微納制造等方向產(chǎn)出一批具有國(guó)際影響力的成果。對(duì)于深耕手術(shù)機(jī)器人與醫(yī)療傳感器賽道的中國(guó)企業(yè)而言，液態(tài)金屬微通道與彈性硅膠復(fù)合的制造路線兼具低成本與高集成潛力，值得在器械觸覺反饋模塊研發(fā)中加以借鑒；而如何將此類學(xué)術(shù)原型快速推進(jìn)至臨床驗(yàn)證，仍是產(chǎn)業(yè)化落地的核心挑戰(zhàn)。