机器人在没有人类帮助的情况下进行第一次腹腔镜手术

机器人在没有人类指导的情况下对猪的软组织进行了腹腔镜手术——这是机器人技术向人类全自动手术迈出的重要一步。由约翰霍普金斯大学研究人员团队设计的智能组织自主机器人(STAR)在今天的《科学机器人》中有所描述。

“我们的研究结果表明，我们可以自动化手术中最复杂和微妙的任务之一：重新连接肠道的两端。STAR在四只动物身上进行了手术，它产生的结果明显优于人类进行相同手术，”约翰霍普金斯大学怀廷工程学院机械工程助理教授、资深作者AxelKrieger说。

该机器人擅长肠道吻合术，这是一个需要高水平重复运动和精确度的手术。连接肠道的两端可以说是胃肠手术中最具挑战性的一步，需要外科医生以高精度和一致性进行缝合。即使是最轻微的手部颤抖或错位的缝线也可能导致泄漏，这可能会给患者带来灾难性的并发症。

Krieger与华盛顿特区国家儿童医院的合作者以及约翰霍普金斯大学电气和计算机工程教授金康合作，帮助创建了机器人，这是一种专门用于缝合软组织的视觉引导系统。他们目前的迭代推进了2016年的模型，该模型准确地修复了猪的肠道，但需要一个大切口才能进入肠道并需要更多的人类指导。

该团队为STAR配备了增强自主性和提高手术精度的新功能，包括专门的缝合工具和最先进的成像系统，可提供更准确的手术区域可视化。

Krieger说，软组织手术对机器人来说尤其困难，因为它的不可预测性，迫使它们能够快速适应以应对意想不到的障碍。STAR有一个新颖的控制系统，可以像人类外科医生一样实时调整手术计划。

Krieger说：“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且人工干预最少的机器人系统。”

Kang和他的学生开发的基于结构光的三维内窥镜和基于机器学习的跟踪算法指导STAR。“我们相信先进的3D机器视觉系统对于使智能手术机器人更智能、更安全至关重要，”Kang说。

Krieger说，随着医学领域朝着更多的腹腔镜手术方式发展，拥有一个为此类手术设计的自动化机器人系统来提供帮助将非常重要。

Krieger说：“机器人吻合术是确保每位患者都能以更高的准确性和精确度执行需要高精度和可重复性的手术任务的一种方法，而与外科医生的技能无关。”“我们假设这将导致患者护理的民主化手术方法具有更可预测和一致的患者结果。”

来自约翰霍普金斯大学的团队还包括HamedSaeidi、JustinD.Opfermann、MichaelKam、ShuwenWei和SimonLeonard。国立儿童医院过渡泌尿科主任MichaelH.Hsieh也参与了这项研究。