1月17日消息，据中科院消息，近日，微创所王雷研究员团队中国科学院深圳先进技术研究院医学工程研究所微创中心在基于布拉格光栅光纤传感原理的微创手术中的应用——活体组织触诊、精准力信息反馈的研究实现了活体组织和肿瘤信息的定位检测功能。随着医疗技术的飞速发展，微创手术（MIS）逐渐成为现实。然而，传统手术中发现的一些问题仍然与MIS相关。例如，在微创外科手术过程中，医护人员会暴露在手术室中发现的辐射和骨科危害中。引入机器人辅助微创手术的技术已成为传统微创手术的更好替代方案；然而，机器人辅助手术伴随着外科医生的触觉丧失。外科医生操作机器人进行微创手术。手术过程中，医生无法直接接触人体组织，无法对人体器官进行分析，无法保证手术的可靠性。传统手术中，医生是通过触觉来感知器官的异常情况，进而判断器官是否有肿瘤、肿块。然而，随着医疗机器人的普及，这种可用的触觉信息并没有有效地融入到机器人辅助微创手术中，从而要求机器需要更高准确度和灵敏度的触觉信息反馈。在此基础上，深圳高等研究院研究人员提出了一种用于微创手术组织触诊的高灵敏度光纤布拉格光栅（FBG）传感方案。与磁共振(MR)系统和成像系统兼容。▼FBG传感器的三维图为此，设计了一种用于微创手术的一维远端力传感器。其中，嵌入传感器结构中的双光栅元件可用于解耦使用过程中应变和温度对传感器的交叉影响，从而实现更精确的力检测。在研究中，研究人员基于双光栅元件的结构设计推导出相应的柔性结构理论模型。通过fmincon函数，基于物理模型进行柔性部分的优化设计，确定结构的关键参数。采用有限元法对柔性件的静、动态特性进行分析，在理论基础上验证了柔性件的可行性。为了进一步提高传感器的性能，基于前馈神经网络对数据进行标定，该网络模型可以准确预测力与波长偏移之间的关系。该研究还进行了温度补偿实验，以验证双光栅元件能够有效地进行温度解耦方案。实验结果表明，FBG传感器可感知1N范围内的力值，平均相对误差小于满量程的2%；温度补偿后的误差为0.8mN。研究人员进一步对猪肝器官进行了组织触诊实验，以验证所提出的传感器设计在微创手术中的有效性和适用性。该研究实现了组织触诊中器官质量信息的精确力反馈和定位检测，并提出了一种新的温度解耦方案和传感器标定方法，为手术机器人在微创手术中的触觉信息检测提供了有效的技术路线。推动手术机器人在介入医学手术路径导航和机器控制方面的应用。
