機器人在沒有人類幫助的情況下進行第一次腹腔鏡手術

機器人在沒有人類指導的情況下對豬的軟組織進行了腹腔鏡手術——這是機器人技術向人類全自動手術邁出的重要一步。由約翰霍普金斯大學研究人員團隊設計的智能組織自主機器人(STAR)在今天的《科學機器人》中有所描述。

“我們的研究結果表明，我們可以自動化手術中最復雜和微妙的任務之一：重新連接腸道的兩端。STAR在四只動物身上進行了手術，它產生的結果明顯優于人類進行相同手術，”約翰霍普金斯大學懷廷工程學院機械工程助理教授、資深作者AxelKrieger說。

該機器人擅長腸道吻合術，這是一個需要高水平重復運動和精確度的手術。連接腸道的兩端可以說是胃腸手術中最具挑戰性的一步，需要外科醫生以高精度和一致性進行縫合。即使是最輕微的手部顫抖或錯位的縫線也可能導致泄漏，這可能會給患者帶來災難性的并發癥。

Krieger與華盛頓特區國家兒童醫院的合作者以及約翰霍普金斯大學電氣和計算機工程教授金康合作，幫助創建了機器人，這是一種專門用于縫合軟組織的視覺引導系統。他們目前的迭代推進了2016年的模型，該模型準確地修復了豬的腸道，但需要一個大切口才能進入腸道并需要更多的人類指導。

該團隊為STAR配備了增強自主性和提高手術精度的新功能，包括專門的縫合工具和最先進的成像系統，可提供更準確的手術區域可視化。

Krieger說，軟組織手術對機器人來說尤其困難，因為它的不可預測性，迫使它們能夠快速適應以應對意想不到的障礙。STAR有一個新穎的控制系統，可以像人類外科醫生一樣實時調整手術計劃。

Krieger說：“STAR的特別之處在于，它是第一個在軟組織中規劃、調整和執行手術計劃且人工干預最少的機器人系統。”

Kang和他的學生開發的基于結構光的三維內窺鏡和基于機器學習的跟蹤算法指導STAR。“我們相信先進的3D機器視覺系統對于使智能手術機器人更智能、更安全至關重要，”Kang說。

Krieger說，隨著醫學領域朝著更多的腹腔鏡手術方式發展，擁有一個為此類手術設計的自動化機器人系統來提供幫助將非常重要。

Krieger說：“機器人吻合術是確保每位患者都能以更高的準確性和精確度執行需要高精度和可重復性的手術任務的一種方法，而與外科醫生的技能無關。”“我們假設這將導致患者護理的民主化手術方法具有更可預測和一致的患者結果。”

來自約翰霍普金斯大學的團隊還包括HamedSaeidi、JustinD.Opfermann、MichaelKam、ShuwenWei和SimonLeonard。國立兒童醫院過渡泌尿科主任MichaelH.Hsieh也參與了這項研究。