声能发射器或将很快消除手术切口的需要

无切口手术

外科手术是一个在过去取得了巨大进步的医学领域。首先是全身麻醉，然后是越来越先进的手术和精确的工具，最近则是机器人，正如我们在" "中讨论的那样。5 大机器人手术股票"和"索尼在最近的显微手术演示中展示机器人技术的手术精度".

这一进步使得手术的创伤越来越小。如今，通常一个很小的切口就足够了，几乎不会留下疤痕，减少了出血，缩短了恢复期。

在不久的将来，机器人技术可能会让外科手术变得更好，这要归功于研究人员测试了一种完全不用在身体上开刀的手术方法。他们仅用声波就实现了这一目标。

该项目由弗吉尼亚理工学院和州立大学、北卡罗来纳大学以及密歇根州立大学的研究人员共同完成。

基于声音的手术

在其题为"用于非接触、多功能、4-DOF 物体操纵的机器人辅助手性可调声学涡镊"研究人员重点研究了手术机器人难以触及的人体部位--例如，被组织和骨骼屏障遮挡的区域。

为了改善访问，他们使用了"手性可调声学涡镊"，本质上是一种超声波发射器，旨在远距离移动物体。

由于声波遍布全身，因此可以在不直接接触的情况下按需移动体内的微粒或微米至毫米大小的物体。这种控制包括"控制物体旋转，并沿任意形状的路径平移物体."

声学涡流束可在微米尺度上移动。因此，可以在三维空间中精确设置粒子捕获区域，并在捕获粒子后对其进行移动。当微小物体沿着血管的蜿蜒路径移动时，这可能是一个关键特征。

Zhenhua Tian，弗吉尼亚理工大学助理教授。

它是如何工作的？

声镊是一种声漩涡场，它相互交叉形成微小的环形声陷阱。

资料来源 科学进步

它不仅能穿过骨骼或组织，还能在静脉内移动细胞、药物或手术器械。而且可以在微米尺度上精确移动。

通过将快速改进的声镊概念与机器人（类似于外科手术中使用的机器人）相结合，研究人员首次实现了非接触式 4 自由度（4-DOF）操纵。这意味着可以在空间的所有三个维度上进行移动和旋转。

由于能够操纵从微米到毫米大小的物体，并能在 10 厘米乘 10 厘米乘 10 厘米的大三维空间内进行操纵，其性能也令人印象深刻。

资料来源 科学进步

最后一项进展是解决了声镊的一个常见限制。大多数镊子需要透明材料来引导运动。当然，这对于在骨骼和生物组织后面进行手术是不可行的。

因此，他们将声镊与超声探头结合起来。他们还开发了专用软件，使探头能够在声镊发出 "噪音 "的情况下工作。

我们的成像算法最大限度地减少了收集超声波信号所需的脉冲回波周期，并实施了频域滤波步骤，以消除声镊引起的信号噪声。

资料来源 科学进步

外科手术以外的应用

声镊已被广泛应用于生物领域：

• 移动细胞（微米）和整个鱼类幼体。
• 分离细胞外囊泡用于疾病诊断，或分离肿瘤细胞。
• 排列细胞进行生物打印。
• 集中生物标志物，增强信号。
• 直接微型机器人

这项技术还可用于生物学以外的领域。例如，可以安全地操纵危险液滴，或控制胶体材料的自组装和纳米材料的排列以进行复合制造。

因此，总的来说，这一发现可能会首先应用于外科领域，但随后可能会进一步应用于靶向给药、三维生物打印以及包括纳米材料在内的材料科学的进步。

机器人手术公司

虽然最先进的机器人手术系统之一是由 直觉外科 (ISRG与一些竞争对手相比，该公司在超声波或内窥镜检查方面的专业能力较弱。

因此，声波镊子在医疗领域的首次实际应用，很可能来自于善于将机器人或手术工具等多种医疗设备系统集成在一起的医疗设备公司。

1. 美敦力公司

美敦力是医疗设备领域的领导者，特别是在 手术和重症监护.虽然其他分部也可被视为美敦力的附属分部，但美敦力的医疗外科分部占其总收入 $7.7B 中的 $2.1B。

资料来源 美敦力

公司一直通过有机增长，这得益于大比例的研发预算（2022 年为 17 亿吨）和收购（2022 年为 9 次，2023 年考虑进一步收购，价值为 3.3 亿吨）。

美敦力公司看到了更简单、低成本机器人手术的巨大商机：

"全世界只有 2% 的手术是在机器人的协助下进行的。有98%的手术需要通过机器人辅助手术来完成，但由于成本和使用方面的负担，目前还无法实现"。

美敦力正是基于这一战略开发了 Hugo 系统。

资料来源 美敦力

它还销售 Mazor X Stealth 脊柱机器人辅助手术设备得益于 2018 年 12 月以 17 亿美元收购 Mazor Robotics 公司。

总之，Medtronics 公司声誉卓著，几乎每家医院都有它的设备，这为它提供了一个很好的切入点，可以通过内部开发或收购，在新生的机器人手术市场中占据一席之地。

它还已经销售 内窥镜超声系统它在心脏病学领域的存在有助于将声波镊子技术应用于心血管治疗和手术。

2. 史赛克公司

史赛克是医疗器械领域的另一个领导者，它的产品几乎遍布每一家设备齐全的医院或诊所，每年为 1.3 亿名患者提供治疗。其最大的业务领域是创伤、内窥镜和器械。

资料来源 史赛克

该公司在创新方面投入巨大，2022 年的研发费用为 14.5 亿美元。它还是一个连续收购者，2021 年将进行 3 次收购。该公司的大部分销售额来自美国（74%），并计划在国外市场继续增长。

该公司在外科领域不断发展壮大、 特别是通过 2019 年收购 OrthoSpace 用于骨科手术。

它还具有 Mako，用于机器人手臂辅助手术 致力于骨科手术。

史赛克在创伤、神经、脊柱、内窥镜和其他内外科领域拥有强大的实力，可能会成为使用声镊进行无切口手术的最大受益者之一。

资料来源 史赛克

凭借对内窥镜和骨科手术的高度重视，史赛克很可能成为该领域机器人手术的领导者，而该领域也因人口老龄化而不断增长。