激光切割因精準(zhǔn)、無(wú)需接觸而被視為外科手術(shù)的理想工具，但在骨骼等硬組織中，長(zhǎng)期存在切割速度慢、深度不足的問(wèn)題。如今，瑞士巴塞爾大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種新型的“平頂”手術(shù)激光，使骨組織切割比以往更深、更快，為激光在骨科手術(shù)中的應(yīng)用提供了更多場(chǎng)景。相關(guān)成果發(fā)表在最新一期《科學(xué)報(bào)告》雜志上。

　　研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，限制激光切割深度的關(guān)鍵在于光束內(nèi)部能量分布不均。傳統(tǒng)高斯光束在中心最強(qiáng)，向邊緣逐漸減弱，類似手電筒光束。在切割加深時(shí)，切口側(cè)壁會(huì)吸收大量能量，導(dǎo)致切口底部能量不足，從而限制切割深度。

　　為解決這一問(wèn)題，研究人員設(shè)計(jì)了“平頂”激光束：光束中心能量均勻分布，邊緣迅速下降，使激光能量在切割區(qū)域分布更加均勻，提高深層切割效率。博士生劉明義表示：“能量分布更均勻，激光切割效率更高、速度更快。”

　　實(shí)驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)在牛骨樣本上對(duì)比了兩種光束，并使用壓縮空氣和水冷卻防止熱損傷。結(jié)果顯示，傳統(tǒng)高斯光束切割深度約2.6厘米，而“平頂”激光束可達(dá)4.4厘米，接近4.5厘米的理想深度。研究人員指出，這種設(shè)計(jì)使激光在更深位置仍保持高效率。

　　盡管切割深度取得進(jìn)展，激光速度仍低于機(jī)械工具。目前“激光刀片”每秒只能去除約0.4立方毫米骨組織，而機(jī)械鋸可達(dá)11立方毫米，但此次突破首次讓激光切割深度接近臨床需求。

　　激光切割不施加機(jī)械壓力，可降低微裂紋風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)極其精細(xì)的切割操作。未來(lái)，這種技術(shù)有望與定制化3D打印關(guān)節(jié)假體配合使用，為復(fù)雜骨科手術(shù)提供更精準(zhǔn)的解決方案。

（責(zé)任編輯：華康）