Khi phẫu thuật xâm lấn tối thiểu tiến tới độ chính xác, an toàn và thông minh hơn, trocar-dụng cụ phẫu thuật cổ điển này-đang trải qua quá trình biến đổi sâu sắc. Phát triển từ thiết bị đâm thủng thụ động đến công cụ cảm biến chủ động và từ-các kênh lumen đơn lẻ đến nền tảng đa-chức năng, các trocar trong tương lai sẽ không còn chỉ là "công cụ đâm thủng" nữa mà là các thiết bị đầu cuối thông minh tích hợp các chức năng chẩn đoán, trị liệu và điều hướng.

I. Đổi mới vật liệu: Từ kim loại đến vật liệu composite và phân hủy sinh học

• Vật liệu composite có độ bền-cao: Polymer gia cố bằng sợi carbon (CFRP) đang dần thay thế một số thành phần bằng thép không gỉ. Với mật độ chỉ bằng một-mật độ của thép nhưng độ bền kéo tương đương, nó giúp giảm đáng kể trọng lượng của dụng cụ và giảm bớt sự mệt mỏi của bác sĩ phẫu thuật. Trong khi đó, CFRP tự hào có khả năng thấm tia X-tuyệt vời mà không tạo ra các ảnh giả.
• Ống thông phân hủy sinh học: Đối với các trường hợp dẫn lưu-ngắn hạn chẳng hạn như dẫn lưu qua da cho bệnh viêm túi mật cấp tính, các nhà nghiên cứu đang phát triển các ống thông làm bằng poly(lactic-co-axit glycolic) (PLGA). Sau khi cấy ghép, ống thông thoái hóa dần dần và được cơ thể hấp thụ trong vài tuần, loại bỏ nhu cầu phẫu thuật cắt bỏ thứ cấp và giảm bớt sự đau khổ của bệnh nhân đồng thời cắt giảm chi phí y tế.

II. Cảm biến thông minh: Trang bị Trocar “Mắt” và “Cảm giác xúc giác”

• Cảm biến áp suất tích hợp: Cảm biến áp suất Micro MEMS được gắn ở đầu bịt đo đường cong sức cản theo thời gian thực của các mô phân lớp trong quá trình thâm nhập. Được hỗ trợ bởi các thuật toán học máy, hệ thống này tự động phân biệt màng, cơ, phúc mạc và các lớp mô khác, hiển thị bản đồ độ sâu-điện trở trên màn hình để giúp bác sĩ phẫu thuật xác định vị trí đầu kim và ngăn chặn việc đâm thủng.
• Chụp cắt lớp kết hợp quang học (OCT): Các sợi quang được tích hợp vào bộ phận bịt để thực hiện chụp ảnh OCT đồng thời với việc đâm thủng, cho phép phân biệt các cấu trúc vi mô bao gồm mạch máu, dây thần kinh và khối u. Công nghệ này dự kiến ​​sẽ hiện thực hóa "chẩn đoán-thời gian thực cùng với việc chọc thủng" cho các quy trình sinh thiết và nâng cao tỷ lệ phát hiện dương tính.
• Đầu dò siêu âm thu nhỏ: Một đầu dò siêu âm cực nhỏ được gắn ở đầu trocar biến thiết bị thành một đầu dò siêu âm. Trong quá trình chèn, bác sĩ phẫu thuật thu được hình ảnh siêu âm 2D-thời gian thực của các mô ngay phía trước đầu mũi, mang lại hình ảnh đâm thủng thực sự trong suốt.

III. Tự động hóa và hỗ trợ robot: Hướng tới hoạt động bán tự động

Robot đâm thủng tự động: Kết hợp với khả năng tái tạo CT/MRI 3D trước khi phẫu thuật và siêu âm trong thời gian thực{2}}trong lúc phẫu thuật, các hệ thống rô-bốt tự động tính toán quỹ đạo đâm thủng tối ưu và điều khiển cánh tay rô-bốt để thực hiện thâm nhập với độ chính xác dưới milimet. Bác sĩ phẫu thuật chỉ giám sát quá trình và kích hoạt chương trình sau khi xác nhận an toàn. Robot nguyên mẫu đã có sẵn để sinh thiết tuyến tiền liệt và chọc dò tủy sống.

Điều khiển phản hồi vòng lặp khép kín: Nếu cảm biến phát hiện đầu mũi đang tiếp cận mạch máu hoặc dây thần kinh, hệ thống sẽ tự động dừng tiến trình và kích hoạt cảnh báo đang chờ lệnh của bác sĩ phẫu thuật. Mô hình cộng tác máy-con người này giúp giảm đáng kể các rủi ro phức tạp bắt nguồn từ lỗi của con người.

IV. Tích hợp đa chức năng: Một Trocar cho nhiều mục đích

• Ống thông lumen kép-: Trocar-thế hệ mới có hai kênh độc lập: một kênh để đưa các dụng cụ như móc và kẹp đốt điện, kênh còn lại để tưới hoặc hút. Điều này làm giảm việc thay đổi dụng cụ thường xuyên và rút ngắn thời gian phẫu thuật.
• Khả năng điều trị tích hợp: Trocar có thể hoạt động như một phương tiện cung cấp năng lượng. Đối với quá trình cắt bỏ bằng tần số vô tuyến hoặc vi sóng, bộ phận bịt đóng vai trò như một điện cực cắt bỏ; một khi đã được định vị, nguồn điện sẽ được áp dụng trực tiếp để điều trị, đạt được mô hình "châm thủng sau đó là trị liệu ngay lập tức".
• Hệ thống phân phối thuốc: Các vi cầu chứa thuốc hóa trị hoặc thuốc kháng sinh có thể được-nhúng sẵn vào thành ống thông. Được kích hoạt bởi sự thay đổi nhiệt độ hoặc độ pH trong quá trình đặt, việc giải phóng thuốc nhắm mục tiêu cục bộ giúp tăng cường hiệu quả điều trị và giảm thiểu tác dụng phụ toàn thân.

V. Số hóa và Y học từ xa

• Ghi dữ liệu hoạt động: Trocar thông minh ghi lại các số liệu bao gồm độ sâu đâm thủng, đường cong lực cản và thời gian thực hiện thủ thuật, tải dữ liệu lên nền tảng đám mây. Những bộ dữ liệu này hỗ trợ đánh giá năng lực của bác sĩ phẫu thuật, đào tạo lâm sàng và tối ưu hóa dụng cụ lặp đi lặp lại.
• Hướng dẫn từ xa: Ở những vùng sâu vùng xa hoặc dịch vụ chăm sóc khẩn cấp trên chiến trường, các bác sĩ cấp dưới đeo kính AR sẽ nhận được hướng dẫn trực tiếp từ-các chuyên gia bên ngoài cơ sở. Các chuyên gia đánh dấu các vị trí đâm thủng và góc chèn trên nguồn cấp dữ liệu video được chia sẻ, cho phép-dạy kèm từ xa.

Phần kết luận

Tương lai của trocar có tiềm năng vô biên. Những tiến bộ trong khoa học vật liệu khiến chúng nhẹ hơn và an toàn hơn; cảm biến và trí tuệ nhân tạo giúp chúng thông minh hơn và chính xác hơn; robot và y học từ xa xóa bỏ rào cản địa lý để cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe-chất lượng cao dễ tiếp cận. Trong tương lai gần, trocar sẽ phát triển từ các dụng cụ kim loại lạnh thành các đối tác y tế nhạy bén, nhạy bén, đóng góp đáng kể hơn nữa cho sức khỏe con người toàn cầu.