瑞士巴塞尔大学的“平顶”激光技术让骨头切割又快又深

科技日报的记者张佳欣报道了一个挺让人惊喜的消息。咱都知道,激光切割因为特精准,不用直接碰上东西,所以外科医生老想着用它干活儿。可要是碰上骨头这种硬家伙,过去一直是个让人头疼的事儿,切得慢不说,深度也不深。好在瑞士巴塞尔大学的一帮研究人员弄出了个叫“平顶”的新激光技术。这回,他们让骨头切割变得又快又深,给骨科手术增添了不少可能性。这事儿还专门登在《科学报告》杂志上了。 团队发现,以前限制激光切骨头深度的原因其实很简单:光束里头的能量分布不均匀。就像咱们手里拿着的手电筒光照出去那样,中间亮得很,边上就慢慢暗下去了。这种不均匀的能量分布,在切口深下去的时候会让旁边的侧壁吸走好多能量,结果就是切到底部的时候能量不足,没法再往下切了。为了把这层窗户纸捅破,这帮研究者给激光重新设计了个形状。这个“平顶”激光的中心能量分布得挺均匀,到了边上才会急剧降下来。这样一来,激光能量在要切的那块地方分布得就均衡多了,切割效率自然就高了。 博士生刘明义跟大伙儿聊起这个技术的时候特别高兴:“能量分布均匀了,激光切割的速度和效率都上来了。”为了证明这一点,他们拿牛骨做了实验。在这中间还用压缩空气和水来给骨头降温,防止热损伤太大。结果发现,以前那种传统的高斯光束只能把牛骨切到2.6厘米深,而用了这个新设计的“平顶”激光就不一样了,直接切到了4.4厘米深,离那个理想的4.5厘米也就差那么一点。这说明这种设计能让激光在更深的位置依然保持高效率。 不过话说回来,虽说切割深度这关算是过了,但激光在速度这块儿还是比不上机械工具。现在的“激光刀片”一秒钟也就只能去掉大概0.4立方毫米的骨组织,而机械锯能做到11立方毫米。不过这次的突破特别关键,因为它让激光的切割深度第一次摸到了临床需求的底线。因为它不施加机械压力嘛,就能降低骨头出现微裂纹的风险,特别适合做那种特别精细的活儿。 往后看的话,这个技术很有可能会跟那种定制化的3D打印关节假体结合起来用。到时候就能给那些比较复杂的骨科手术提供更精准的解决方案了。