在没有人类指导的情况下,机器人对猪的软组织进行了腹腔镜手术,这是朝着机器人对人类患者进行全自动手术的目标迈出的重要一步。近日,《科学机器人》发表的一篇论文报道了约翰霍普金斯大学研究人员取得的最新进展:3354升级智能组织自主机器人(STAR)。
领导这项研究的约翰霍普金斯大学工程学院教授阿克塞尔克里格(Axel Krieger)说:“研究结果表明,STAR可以自主地重新连接肠道的两端,这是自动化手术中最复杂和精细的任务之一。STAR给四只动物做了手术,结果明显好于人类手术。”
肠吻合术是一种需要高度重复动作和精确度的手术。将肠的两端连接起来可以说是胃肠外科手术中最具挑战性的一步,需要外科医生精确流畅的缝合。哪怕是最轻微的手抖或者缝线错位都有可能导致缝线渗漏,给患者带来灾难性的并发症。
2016年,克里格教授与约翰霍普金斯大学的金康教授和华盛顿特区国家儿童医院的研究人员合作,建造了这个明星机器人。作为一种视觉引导系统,STAR机器人专门用于软组织缝合。可以精确修复猪的肠道,但是需要大切口才能进入肠道,需要更多的人类指导。研究团队的最新工作对STAR进行了迭代升级。
STAR迭代升级提升手术精度(来源:参考文献[1])
该团队为STAR配备了新的功能,包括特殊的缝合工具和最先进的成像系统,可以更准确地看到手术区域,增强自主性,提高手术精度。
软组织手术对于机器人来说尤其困难,因为手术过程中可能会出现不可预知的突发情况,这就需要机器人快速适应,应对突发困难。STAR拥有新颖的控制系统,可以像人类外科医生一样实时调整手术计划。
明星手术的结果明显比人类手术好(来源:参考文献[1])
STAR的特别之处在于,它是第一个在软组织中规划、调整和执行手术计划的机器人系统,只需要最少的人工干预。
研究人员开发了基于结构光的三维内窥镜和基于机器学习的跟踪算法,它们共同指导STAR的工作。先进的三维机器视觉系统使智能手术机器人更加智能和安全。
随着越来越多的腹腔镜手术方法在医疗领域的出现,有一个为这种手术设计的自动机器人系统来辅助是非常重要的。机器人吻合确保了每一个病人在接受手术时都有更高的准确性,无论外科医生的手术技巧如何。这将使手术结果更加可预测和一致。
参考资料:
[1] Hamed Saeidi等人,(2022)用于肠吻合术的自主机器人腹腔镜手术。科学机器人DOI: 10.1126/
[2]机器人首次在没有人类帮助的情况下进行腹腔镜手术。检索于2022年1月27日,来自