一个机器人设备允许眼科 surgeons 在视网膜上执行高精度的手术，视网膜是眼睛后部脆弱的衬里，厚度不到一毫米。当即使是经过高度培训的外科医生在执行视网膜手术时——这是人体最小、最精细的部分之一——风险也很高。外科医生在处理不到一毫米厚的细胞层时，必须考虑患者的呼吸、打鼾和眼球运动，以及他们自己由于无意识引起的手颤抖。
这就是为什么犹他大学的约翰·A·莫兰眼科中心和约翰和玛西亚·普赖斯工程学院的研究人员合作创建了一种新的机器人手术设备，旨在赋予外科医生“超人”的双手。机器人本身极其精确，执行的动作小到1微米（比一个人类细胞还小）。它通过头盔直接安装在患者的头部，从而在患者头部的微妙（有时不太微妙的）移动被补偿，使眼睛在机器人的视角下保持相对静止。机器人还将外科医生的动作缩小，这些动作是通过一种称为触觉接口的手持机器人设备测量的，缩小到眼内更小的手术区域，同时补偿手颤。
虽然仍处于测试阶段，但该设备旨在改善患者的治疗效果并支持前沿的手术，包括为遗传性视网膜疾病提供基因治疗。研究人员成功地在去眼球的猪眼上测试了机器人，并在本周的《科学机器人》期刊上发表了他们的结果。这项研究由犹他大学机械工程系的教授杰克·阿博特和莫兰眼科中心的视网膜专家保罗·伯恩斯坦领导。
视网膜是光敏感的杆细胞和锥细胞的所在地，这些细胞构成了视觉的基础。几种遗传性疾病导致这些细胞形成不正常，进而导致不同程度的视力障碍，但新的基因治疗技术可以逆转这些情况。“视觉障碍的治疗正在迅速进步，”阿博特说。“我们需要给予外科医生更好的能力来跟上这些进展。”
例如，美国食品和药品管理局批准的第一个用于遗传性视网膜疾病的基因治疗需要在视网膜和另一层称为视网膜色素上皮的细胞之间注射。除了眼球运动和手颤所带来的并发症，这个亚视网膜靶点极其微小；外科医生必须在两个亚毫米厚的细胞层之间引入药物。
因为该设备尚未获得对人类受试者进行手术的批准，测试需要一名人类志愿者配备特殊的护目镜，这样可以将动物眼睛安装在他们自然眼睛的前面。这使得研究人员能够测试机器人补偿头部运动和校正手颤的能力，同时在动物组织上操作，志愿者没有风险。
在研究中描述的实验中，外科医生在使用手术机器人设备执行亚视网膜注射时，成功率更高，同时避免了眼科并发症。这些结果表明，机器人有潜力改善患者护理，合著者莫兰眼科中心的视网膜外科医生艾琳·黄说道。“这个机器人的独特特征，头部安装，可能使患者能够在静脉（IV）镇静下进行亚视网膜注射，而不是全身麻醉，”黄说。“静脉镇静可以更快地恢复，并在一些患者中更安全。与手动注射相比，机器人可能也能更精确地输送基因治疗药物，从而实现更可重复和安全的治疗。”
随着机器人从实验室走向手术室，它的旅程将得到首次将其带入生命的跨学科合作的支持。“在犹他大学，这些合作真是太棒了，”伯恩斯坦说。“当我有想法时，工程师、化学家、物理学家都就在几条街外。”合著者包括阿博特实验室的尼古拉斯·波塞利和扎卡里·奥尔森，南加州大学科克医学院的亚伦·纳吉尔。该研究得到了国家卫生研究院国家眼科研究所的支持；预防失明研究；眼科实验治疗的拉斯·马德里纳斯基金；以及骑士圣殿眼科基金会的捐赠。
