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嗓音顯微外科是結合顯微鏡和支撐喉內鏡、CO2激光及冷器械等設備的多設備融合微創手術。 一、項目分類 重大科學前沿創新 二、成果簡介 嗓音顯微外科是結合顯微鏡和支撐喉內鏡、CO2激光及冷器械等設備的多設備融合微創手術。嗓音是人類“第二張臉”，患者期望值高，但聲帶解剖結構精細、發聲生理復雜。另外喉氣管所在位置深、手術空間狹小、路徑狹長，操作困難；再者多種高精度設備配合應用不易，因此，嗓音顯微外科對于嗓音外科醫生有著很高的技術要求，以往咽喉嗓音顯微外科只可“言傳”不可“身教”，醫生培養時間長，“十年難培養一個專家”。對于醫療資源匱乏的基層地區，難有喉科醫生成長的土壤；即使是有較好培訓體系的大型醫院，低年資醫生的實際操作教學也往往只能通過電視錄像觀察或在上級醫師指導下對患者進行有限的操作。這是造成低年資醫生技術成長慢、學習曲線、周期長的主要原因之一。有鑒于此，提出一種可供不同年資醫生模擬操作的設備，以提高咽喉嗓音外科醫生的手術技巧是很有必要的。 模擬醫學作為一門利用模擬技術創設模擬患者和臨床情景來替代真實患者進行醫學實踐教學的學科，在國際上已經逐漸成為醫學教育一項基本教育方式。上世紀90年代有訓練功能的模擬人進入國內，隨后隨著虛擬現實技術的推廣，在腹腔鏡等微創手術培訓中得到長足發展。 目前耳鼻喉科的模擬醫學教育還處于發展階段。咽喉微創領域的模擬醫學教育國內外都基本是空白的狀態，2019年我科自主研發了一種喉顯微外科手術模擬訓練裝置，其包括用于固定離體喉（豬喉）標本的喉體固定模塊、以及用于固定喉鏡的喉鏡固定模塊。該訓練模擬器采用了動物（豬）喉標本（市場上可以批量購買，極容易獲得）及專業顯微外科手術設備器械模擬手術環境，防真度高，操作者使用顯微鏡通過支撐喉鏡觀察聲帶，并可使用實際手術器械、CO2激光等進行模擬手術。實現了在真實的生物咽喉結構中進行粘膜下注射、微瓣制作、聲帶病變處理、顯微縫合、CO2激光手術等模擬操作，通過“無風險”的重復模擬操作培訓，縮短學習曲線，熟練掌握技巧，提升醫生的信心，改善醫療質量及安全，減少醫療失誤；近乎全流程模擬，有效提升對流程與程序的熟練程度；“讓學員數十次的反反復復練習，使他們閉上眼睛也能完成操作”，迅速掌握嗓音顯微外科得的高難度精細化技術操作，開創該領域全新的教學培訓模式。 我們的模擬系統高度重現了真實咽喉微創手術場景，由可旋轉調節鋁鐵合金底座（①）、可伸縮旋轉喉鏡固定架（②）、以及可移動固定的PVC塑膠底板（③），三大模塊協同模擬完成真實手術世界中的支撐喉鏡暴露及固定。而模擬系統里的另一重要模塊——可靈活調節的托手架（④），則是適應人體工程力學及咽喉手術特點、提高術者手操作穩定性的重要組成部分。 我科前期在咽喉微創領域做了系列創新技術探索和研究，開展及發表相關創新技術高質量SCI論著10余篇。如率先開展Hopkins鏡下氣管支氣管異物取出術，大大降低手術難度及風險 ( Eur Arch Otorhinolaryngol. 2012;269(3):911-916.) (Annals of Otology. Rhinology & Laryngology 120(7):484-488).。應用CO2激光的黏膜下剝離治療喉乳頭狀瘤，減少手術創傷及降低腫瘤的復發（Acta Oto-Laryngologica, 2010; 130: 281–285）（中華耳鼻咽喉頭頸外科雜志 51.10(2016):727-732.）（山東大學耳鼻喉眼學報2018 年11 月第32 卷第6 期）等。針對CO2激光技術應用發表“CO2 激光在咽喉科疾病治療中的應用進展”（臨床耳鼻咽喉頭頸外科雜志2018第32卷19期1447-1449）；主持的“早期前聯合累喉癌的開放及和內鏡微創術式對比”的全國多中心前瞻性臨床研究正在順利進行（中山大學5010項目，項目編號：2017004·科研 [2017]71號；10年200萬）。針對微創手術技巧，我科團隊主編的人衛重點書刊：《咽喉微創手術的策略及技巧》，即將出版。同時，培訓班也有《咽喉微創技術模擬培訓手冊》指導學員操作，也即將出版，為咽喉微創模擬培訓積累的大量的經驗，方案及教材，已形成較為完善的模擬培訓體系。

研發的電外科器械適應于腔鏡微創手術，具有主體直徑小、多自由度、防粘連、絕緣絕熱封裝的優點，基于輸出功率精確可調技術實現對組織的精確切割，使周圍健康組織的損傷降到最低限度，達到切割速度快、止血效果好的目的，并實現閉環能量反饋控制新技術，可用于血管結扎和組織縫合。所研制的電外科管腔組織閉合器，能夠實現功率自適應輸出、閉合血管、淋巴管等管腔組織。

對于任何外科手術來說，縫合組織傷口，重建器官功能都是非常重要的步驟，縫合技術也是外科醫生必須要掌握的專業技能。對于微創外科手術來說，要在人體狹小的空間內，比如腹腔或胃腸等自然腔道中完成傷口縫合，醫生所面臨的挑戰更大，需要掌握的臨床技能更加復雜，也需要更多的時間來實習培訓才能成為一名優秀的微創外科醫生。 縫合是外科醫生的必備技能，微創外科縫合器械也是微創外科中必需的器械和工具。隨著微創醫療技術的進步，微創外科縫合器乃至縫合機器人將會在疾病的治療和手術中得到越來越多的

微創機器人外科及觸覺感知國家自然科學基金課題 微創外科(MIS)與開放外科手術相比，具有切口小、疼痛輕、出血少和恢復快等優點，廣泛應用于胸腹、脊柱、心血管和泌尿外科等領域 微創機器人外科(MIRS)由機器人替代醫生操控手術器械，克服醫生人為因素帶來的風險，提高手術的安全性和靈巧性，改善手術精度和質量 觸覺力信息缺失導致過大的操作力和器官組織創傷，是當前微創機器人外科面臨的共同問題。項目利用光纖技術，研究微型觸覺力傳感器及其在器官組織類型和邊界鑒定、機器人反饋控制應用中涉及到的一系列挑戰性問題。獲得的相關理論與技術，有望消除觸覺缺失引起的手術風險，提高微創機器人外科手術的精度、穩定性和質量。

2014年3月，天津大學自主研發的微創外科手術機器人系統“妙手S”在中南大學湘雅三醫院成功為三位患者進行了胃穿孔修補術和闌尾切除術，標志著該研究成果正式進入臨床試驗階段。 “妙手S”手術機器人突破了人手的極限，機械手臂可以360度自由旋轉、擺動，手術操作更為精細、準確。進入人體內部的探視鏡頭突破了人眼的極限，可以將手術視野放大數倍甚至數十倍，先進的三維成像技術使手術定位更為精確。機器手臂的虛擬力觸覺反饋能力能夠將手術過程中患者的觸覺傳遞給操作醫生，隨時調整、制定精確的手術方案。醫生只

XM-520咽喉解剖模型 ? XM-520咽喉解剖模型由喉正中矢狀切面3個部件組成，顯示喉軟骨、喉的連續、喉肌和喉腔等結構。 ■ 示甲狀軟骨、環狀軟骨、會厭軟骨和成對構狀軟骨、小角軟骨及楔狀軟骨的形態特征。 ■ 示聲門裂呈三角形前窄后寬的結構特征。 ■ 示甲狀軟骨與舌骨相連結，環狀軟骨與氣管相連結，并示氣管軟骨環的C型構造。 ■ 尺寸：自然大，18.5×7×8cm ■ 材質：PVC材料

XM-520D喉軟骨模型 ? XM-520D喉軟骨模型由舌骨和甲狀軟骨、杓狀軟骨（成對）會厭軟骨和環狀軟骨組成，舌骨位于喉的上方，主要顯示舌骨體、大角和小角；甲狀軟骨顯示甲狀軟骨的左右板、喉結、上切跡、上角和下角的形態毗鄰；環狀軟骨主要顯示環狀軟骨的形態、環狀軟骨環和環狀軟骨弓；會厭軟骨主要顯示會厭軟骨的形態、會厭軟骨莖；杓狀軟骨主要顯示杓狀軟骨的外形、聲帶突和肌突。 尺寸：自然大，25×12×9cm 材質：PVC材料

在清華大學基礎研究基金，教育部科技重點項目，教育部清華大學自主研究項目等項目的資助下，掌握了多種傳感器的制備工藝，創新性開發出石墨烯人工智能喉，利用多孔石墨烯的優勢，制造出一種收發同體，適合穿戴的集成聲學器件，有望在未來解決聾啞人的說話難題。 這種集成聲學器件，利用石墨烯的熱聲效應來發射聲音，利用石墨烯的壓阻效應來接收聲音，實現了單器件的聲音收發同體。器件使用的多孔石墨烯材料具有高熱導率和低熱容率的特點，能夠通過熱聲效應發出 100 Hz-40 kHz 的寬頻譜聲音。其多孔結構對壓力也極為敏感，能夠感知發聲時喉嚨處的微弱振動，可以通過壓阻效應接收聲音信號。因此，這種器件能夠準確感知聾啞人低吟、尖叫等特殊聲音，并將這種“無含義聲音”轉換為頻率、強度可控的聲音，有望在將來轉換為預先錄制的語言。