科技日報訊 （記者張佳欣）激光切割因精準、無需接觸而被視為外科手術的理想工具，但在骨骼等硬組織中，長期存在切割速度慢、深度不足的問題。如今，瑞士巴塞爾大學研究團隊開發(fā)出一種新型的“平頂”手術激光，使骨組織切割比以往更深、更快，為激光在骨科手術中的應用提供了更多場景。相關成果發(fā)表在最新一期《科學報告》雜志上。

研究團隊發(fā)現(xiàn)，限制激光切割深度的關鍵在于光束內(nèi)部能量分布不均。傳統(tǒng)高斯光束在中心最強，向邊緣逐漸減弱，類似手電筒光束。在切割加深時，切口側(cè)壁會吸收大量能量，導致切口底部能量不足，從而限制切割深度。

為解決這一問題，研究人員設計了“平頂”激光束：光束中心能量均勻分布，邊緣迅速下降，使激光能量在切割區(qū)域分布更加均勻，提高深層切割效率。博士生劉明義表示：“能量分布更均勻，激光切割效率更高、速度更快?！?/p>

實驗中，團隊在牛骨樣本上對比了兩種光束，并使用壓縮空氣和水冷卻防止熱損傷。結(jié)果顯示，傳統(tǒng)高斯光束切割深度約2.6厘米，而“平頂”激光束可達4.4厘米，接近4.5厘米的理想深度。研究人員指出，這種設計使激光在更深位置仍保持高效率。

盡管切割深度取得進展，激光速度仍低于機械工具。目前“激光刀片”每秒只能去除約0.4立方毫米骨組織，而機械鋸可達11立方毫米，但此次突破首次讓激光切割深度接近臨床需求。

激光切割不施加機械壓力，可降低微裂紋風險，實現(xiàn)極其精細的切割操作。未來，這種技術有望與定制化3D打印關節(jié)假體配合使用，為復雜骨科手術提供更精準的解決方案。