近日，齐鲁工业大学（山东省科学院）机械工程学部许崇海、王力教授团队在微纳制造医学微刀具领域取得新进展。相关研究成果以“A Piezoelectric Microtool for In Vitro Elastic Modulus Measurement and Hepatocellular Carcinoma Boundary Identification”为题发表在国际知名期刊《Small》（IF=11.8）上。齐鲁工业大学（山东省科学院）为第一通讯单位。机械工程学部2022级硕士研究生张晓君为论文第一作者，许崇海、王力教授为共同通讯作者。
随着微创诊疗和精细化操作的发展，医学微刀具正朝着微型化、高精度和低损伤方向演进。肿瘤切除、消融等应用不仅要求刀具具备稳定的组织穿刺能力，还需要同步获取局部组织弹性模量等力学信息。现有微刀具在微尺度传感器集成和局部力学检测方面仍存在明显限制。传统压电传感器体积较大，难以直接集成到微米尺度刀具表面；器件进一步微型化后，又容易出现灵敏度下降和集成难度增加的问题。单轴压缩、动态机械分析等常规力学检测方法也难以满足微尺度、局部化和快速测量需求。如何在保证微刀具弯曲刚度、穿刺稳定性和低组织损伤的同时，实现高灵敏传感单元的微型化集成，是医学微刀具由单一操作工具向感知一体化器件发展的关键。
针对这一问题，许崇海、王力教授团队提出了一种集成压电传感器的医学微刀具。该器件将100μm厚的PZT压电传感器集成于直径300μm的钨基微刀具表面，通过刀具刺入组织获取局部力学响应，并利用压电效应将穿刺载荷转换为电信号，实现局部组织弹性模量的定量检测。器件空间分辨率约为15μm，响应时间低于10ms，并在人体肝细胞癌离体组织中实现了正常、癌旁和癌变区域的力学区分，为微尺度局部组织力学检测提供了新的技术路径。
图1.肿瘤消融中的临床挑战，集成压电传感器医疗微刀具的传感机制与架构。
论文信息：
A Piezoelectric Microtool for In Vitro Elastic Modulus Measurement and Hepatocellular Carcinoma Boundary Identification, Small, DOI: 10.1002/smll.75511
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.75511
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