运用激光、光谱仪和OCT技术，实现更安全的外科手术

近日，瑞士巴塞尔大学的研究人员开发出一种系统，可提高外科手术中用于切割骨骼的激光的安全性和精确度。该系统能够利用激光、成像系统和光谱仪切割骨骼、控制切割深度并区分不同组织。

这些功能由三台激光器实现，它们对准同一光斑。其中一个作为组织传感器，可以扫描要切割骨骼部位的周围环境。这束激光以一定的间隔向表面发送脉冲，每次都会蒸发一小部分组织。气化组织的成分通过光谱仪进行分析，算法会处理这些数据并绘制出显示骨骼位置和软组织位置的地图。

主要作者Arsham Hamidi（左）和Ferda Canbaz致力于开发一种能够区分软组织和骨骼的激光系统，以实现更安全、深度可控的切割

这个过程结束后，第二台切割骨骼的激光器就会启动，但前提是它必须处于可以切割骨骼的位置而不受软组织的影响。与此同时，作为光学相干断层扫描（OCT）系统一部分的第三台激光器会测量切割深度，并检查切割激光的穿透深度是否超出计划。在切割阶段，组织传感器会持续监测切割的组织是否正确。

激光物理学家Ferda Canbaz说：“我们这套系统的特别之处在于它能自我控制，无需人工干预。到目前为止，研究人员已经在当地屠宰场的猪股骨和组织上测试了系统。他们能够证明，这套系统能够精确到几分之一毫米。激光的速度也接近传统外科手术的速度。”

研究人员目前正在努力缩小该系统的体积。他们已经将光学系统和切割激光器组合在一起，缩小到火柴盒大小。一旦他们添加了组织传感器，并设法使整个系统进一步微型化，他们就能将其安装到内窥镜的尖端，以进行微创手术。

该研究的主要作者Arsham Hamidi说：出于多种原因，在外科手术中更多地使用激光是一个值得实现的目标。他指出，无接触切割在一定程度上降低了感染风险。切口更小、更精确也意味着组织愈合得更快，疤痕也会减少。

利用激光以受控方式进行切割还可以应用新的切割形状，例如可以将骨植入物与现有骨骼进行物理交锁。Canbaz说：这种装置在肿瘤切除等外科手术中也很有用，可以将肿瘤与周围的健康组织区分开来，从而实现更安全的切割。