在精准医疗与数字技术深度融合的当下，微创手术器械的微型化与功能集成化正以前所未有的速度突破临床诊疗的物理极限。根据微创外科行业白皮书数据显示，全球微创手术器械市场规模以8%的年复合增长率高速扩张，其背后是肿瘤介入、神经外科等高难度术式对器械性能的严苛需求驱动——传统设备受限于操作精度与单一功能设计，难以满足深部病灶的精准诊疗需求。
如今，器械的微型化与功能集成化正成为突破复杂病灶诊疗瓶颈的核心驱动力。辛辛那提大学跨学科研究团队最新发布的系留式液压微电机驱动切割系统，以2毫米外径的微型化设计突破传统器械物理极限，将肿瘤穿透、靶向药物递送与活体组织精准采样三大功能集于一体，为实体肿瘤诊疗提供了全新解决方案。相关研究以“Hydraulic micromotor powered dissector for minimally invasive therapy”为题发表在国际期刊《Discover Mechanical Engineering》。
该装置通过导管导航技术实现超细器械的深部组织介入，其核心液压微电机采用脉冲涡轮原理，由摩方精密nanoArch® S140 3D打印的顶盖、基座与转子组件构成精密动力系统。为满足生物体内严苛的力学与安全要求，该研究团队选用摩方自研BIO生物相容性树脂，以光学精度10μm打印确保组件在微米尺度上的结构完整性。
图1. 各种刀具几何形状的CAD模型和组装后形成的环形流体通道（蓝色区域）。
图2. 3D打印的微电机原型，外径2mm，传动轴500µm。
实验数据显示，优化后的叶片设计使微电机在15毫升/分钟流量下达到34,000 RPM转速，流量提升至45毫升/分钟时更突破100,000 RPM，较传统设计效率提升超45%。
研究团队通过ANSYS CFX流体仿真精准预测扭矩-转速曲线，结合摩方制造的组件进行实体验证。在0.6%-2%琼脂凝胶组织模型中，锥形直刃切割器展现出对软组织的卓越适应性，成功在葡萄表皮、蓝莓果肉及鸡肝等生物样本中完成毫米级精度的切割与药物递送。更令人瞩目的是，装置通过反向抽吸活检技术实现微量组织样本的高效采集，误差率较传统器械降低60%，为早期癌症诊断提供新路径。
此次技术突破不仅验证了液压驱动微型化器械的可行性，更通过摩方制造的2毫米外径微电机原型，为未来开发更细介入器械奠定基础。这种超微型设备可深入传统器械难以抵达的狭窄病灶区域，或将推动微创手术向“无创化”演进。
作为全球微纳3D打印技术领军者，摩方始终以“精密制造重构医疗可能”为使命。从助力英国Sutrue公司优化微创手术自动缝合器，到和北京同仁医院共同研发的青光眼引流器，再到此次与顶尖学术机构联合创新，摩方凭借跨尺度精密加工能力与生物材料创新体系，持续赋能医疗器械的微型化革命。随着摩方复合精度光固化3D打印技术、生物墨水材料体系等新突破的全球推广，这场由精密制造驱动的微创诊疗变革，正在为人类健康开辟更精准、更安全、更高效的未来战场。
原文链接：https://doi.org/10.1007/s44245-024-00083-2
