基于激光和光谱的相干断层扫描安全切骨

        瑞士巴塞尔大学的研究团队基于激光切割、成像系统和光谱学设计了一种骨头切割系统，能够精确控制切割深度并区分组织，有效提高手术环境中用于切割骨头的激光的安全性和精度。该成果以“Multimodal feedback systems for smart laser osteotomy: Depth control and tissue differentiation”为题发表在Lasers in Surgery and Medicine上（ www.doi.org/10.1002/lsm.23732 ）。

       该系统的功能是由三个对准聚焦在同一点上的激光器来实现的，其中一个用作组织传感器，它主要负责扫描要切割骨头部位的周围环境。激光定期向表面发送脉冲，每次都会蒸发一小部分组织。然后用光谱仪分析汽化组织的成分，通过算法处理这些数据并创建一个地图，显示骨骼的位置和软组织的位置。上述操作完成后，第二个用于切割骨头的激光就会激活，但前提是它处于可以切割骨头且不受软组织影响的位置。与此同时，作为光学相干断层扫描 (OCT) 系统一部分的第三束激光测量切割深度，并检查切割激光穿透深度是否超过预期。激光物理学家Ferda Canbaz表示，该系统的特别之处在于它可以自我控制，无需人为干预。

       到目前为止，研究团队一直在猪股骨和组织上测试激光切割系统。结果显示，该系统可以精确到几分之一毫米，组合激光的速度也接近传统外科手术的速度。该团队正在致力于缩小该系统的规模。当单独组合光学系统和切割激光器时，他们已经将其缩小到火柴盒大小。如果再加上组织传感器并进一步小型化整个系统，就能实现将其安装到内窥镜的尖端中以进行微创手术。

       该研究的主要作者 Arsham Hamidi 表示，出于多种原因，在手术中更多地使用激光是一个值得追求的目标。比如，无接触切割在一定程度上可以降低感染风险。而且更小、更精确的切口也意味着组织愈合得更快，疤痕更少。更重要的是，使用激光以受控方式进行切割还允许应用新的切割形状，从而将骨植入物与现有骨骼实现物理互锁。

       研究团队表示，该系统在肿瘤切除等手术环境中也具有潜在应用，它可以将肿瘤与周围的健康组织区分开来，并实现更安全的切割。