无形的触觉：医疗触觉技术如何改变医生的操作方式

1.引言
2.医疗触觉技术的关键应用
3.核心技术
4.市场和搜索趋势
5.结论

介绍
在医学史上，外科医生的双手一直是最宝贵的工具。所有信息，感受组织的阻力，知道何时该用力何时不该用力，知道何时能感觉到坚硬的物体（比如肿瘤），所有这些都是通过直接的身体接触获得的。
远程手术和微创手术改变了这一切。但如果外科医生使用机器人或摄像头引导的器械，情况就不同了。虽然双手可以移动，但患者却感觉不到任何触觉。屏幕只能显示患者体内的情况，却无法让外科医生知道组织是否足够柔软、施加的压力有多大，甚至器械是否滑脱。
这种感知缺陷不仅令人无法接受，而且十分危险。外科医生完全依赖视觉线索，而无法获得触觉信息。这增加了认知负担，也更容易导致操作失误。
医疗触觉技术正是为了解决这个问题而生的。医疗触觉系统在接触点施加力和压力，并将实时信息传递给操作者，使其能够切身感受到。它将外科医生与患者的身体连接起来。如果操作得当，它比目前任何其他远程或机器人手术方法都更接近于开放式手术。
正是由于后者，这项技术在解决了视觉和听觉反馈问题之后，如今又聚焦于外科医生生物力学中的触觉反馈领域，从而成为外科工程领域一个重要的研究方向。而这些系统，尤其是精密压电致动器，其基本部件的构成也至关重要。

医学的关键应用 触觉
医疗触觉并非单一产品类别，而是一条产品线。它拥有多种临床和培训应用，并满足不同的需求。
1. 远程手术和机器人辅助
机器人手术系统，例如用于微创心脏或腹部手术的系统，为外科医生提供手术辅助工具，使他们在手术过程中比徒手操作更加灵活自如。然而，目前的系统在提供有效的触觉反馈方面仍然不足。外科医生只能通过视频屏幕观察组织，而无法获得任何触觉反馈。
将医疗触觉技术融入手术操作中，并改变手术环境。器械尖端的力传感器能够感知作用力，并在器械接触组织时测量阻力和压力。这些信息随后被用于在另一端（即触觉界面所在位置）重现外科医生手部和/或指尖的触觉反馈。当皮肤表面被剥离时，外科医生能够感知血管和周围脂肪之间的差异。他们能够感受到缝线收紧的过程。他们感受到的阻力是预先设定的，不会造成任何问题。
这种程度的医疗触觉反馈不仅丰富了手术体验，还能降低因用力过猛而意外损伤组织的可能性。
2. 医学模拟与训练
外科医生的培训过程耗时数年，且必然存在严重的患者风险。鉴于此，模拟训练的价值和重要性日益凸显，尤其是在考虑各国的具体军事形势时。然而，大多数模拟系统在触觉反馈方面仍然存在不足。
借助“虚拟”手术环境，培训人员可以学习如何辨别该区域的视觉标志。触觉输入对于理解在进行解剖时应该如何操作，或者区分健康器官和病变器官的触感至关重要。
3. 智能假肢与康复
如今，手臂或腿部截肢者能够非常灵活地使用假肢手。电机和电缆能够越来越精确地模拟抓握和运动。然而，绝大多数假肢使用者无法感知所握物体的触觉。由于他们失去了视觉，只能依赖假肢，这导致他们疲惫不堪，也限制了他们的自然活动。
医疗保健触觉反馈改变了这一切。机器人手指内部的传感器能​​够感知压力和接触。这些信息会被转换成触觉信号，并发送给我们。

核心技术
触觉反馈系统的性能几乎完全取决于其执行器的性能。这些元件构成了操作者实际感受到的执行器“触感”。正是这些组件产生了操作者所感受到的物理响应。它们必须精准可靠，并且能够在医疗环境中足够快速和稳定。
Bestar传感器 开发用于医疗触觉等特殊应用的精密优化压电致动器部件。压电技术是该领域最佳的技术。
毫秒级响应，微米级精度
压电致动器通过将电信号转换为机械运动来工作。当电信号施加到陶瓷材料上时，陶瓷材料会膨胀或收缩。电信号移除后，陶瓷材料会恢复到“正常”形状。这一过程在微秒级时间内完成。
这种小巧的封装中实现了高作用力和精确的位移控制，这得益于多层压电陶瓷（由多层薄陶瓷层粘合而成）的组合。其最终效果是一个致动器，能够以亚微米级的误差移动物体，并在亚毫秒级的时间内使夹爪振动。
这对于医疗触觉系统至关重要，因为触觉反馈是动态的。当手术器械在器官表面推进时，阻力会不断变化。触觉系统必须监测这些变化，并足够迅速地调整反馈给操作者，使操作者能够立即感受到系统在运行。任何延迟都会破坏触觉，迫使外科医生只能依靠视觉线索。
Bestar传感器的高精度压电致动器元件符合这些动力学特性。响应速度足够快，令人信服。
医疗设备使用时间长，使用寿命长达数年。因此，保持设备的稳定性至关重要，就像保持最佳性能一样。
压电陶瓷是一种性质稳定的材料。与机械部件不同，它们不会因机械运动而磨损。多层结构和质量控制工作 Bestar传感器 同时保证致动器在其整个使用寿命期间具有相同的力和位移。

市场和搜索趋势
目前，医疗触觉领域正从研究阶段向实际应用阶段转变，对相关技术和产品的研发和采购需求也随之发生变化。
几年前，医学触觉领域的研究热潮主要集中在研究人员和学术界能够实现的目标上。当时的问题都是概念性的：我们如何才能模拟组织触感？触觉反馈是否有助于改善手术效果？
这些问题都有了答案。是的，而且有足够的证据表明，医疗器械公司已经开发出了产品，而不仅仅是研究他们的产品。
到2026年，将具身人工智能融入医疗触觉平台有望带来新的功能层面。人工智能系统可以学习组织反应模式，并预测所需力度，从而使触觉反馈更具预测性，而非单纯的反应性。这将需要更精确、更快速的致动器。这种智能将通过精密压电致动器来实现。

结论
医疗触觉技术并不能提升现有手术流程的舒适度。但它将使一系列原本无法以同等安全性和精确度进行的手术和康复治疗成为可能。
这项技术依赖于快速、精确、可重复且符合医疗器械制造严格要求的执行器。大多数执行器技术都无法满足这些要求。精密压电执行器可以做到，例如…… Bestar传感器 可以，专门设计用于此目的。
在执行器层面，组件的选择对下游应用有着重大影响，例如负责操作机器人手术平台的医疗工程师、外科手术培训以及假肢界面等，在这些应用中，触觉风险反馈在手术系统中至关重要。外科医生、受训人员或假肢使用者感受到的触觉反馈效果，取决于产生该反馈的执行器的质量。
Bestar传感器 专业知识 多层压电陶瓷设计和针对特定应用的定制，旨在为医疗器械设计人员提供所需的组件，以在临床环境中创建无可挑剔的高效触觉系统。
现在，听觉、视觉和触觉也得以恢复。通过医疗技术，临床医生和患者之间完整的感官反馈回路正在重建。 Bestar传感器 正在开发能够实现这种触摸的传感器元件。