智能機(jī)器人自主完成膽囊切除手術(shù)

科技日?qǐng)?bào)北京7月9日電 (記者張夢(mèng)然)一個(gè)經(jīng)過(guò)手術(shù)視頻訓(xùn)練的智能機(jī)器人,在沒(méi)有人工協(xié)助的情況下,成功完成了一例耗時(shí)的膽囊切除手術(shù)。這是該機(jī)器人首次在患者模型上進(jìn)行操作,其表現(xiàn)十分沉穩(wěn),甚至在現(xiàn)實(shí)醫(yī)療環(huán)境中常見(jiàn)的突發(fā)狀況下,也展現(xiàn)出了與熟練人類外科醫(yī)生相當(dāng)?shù)膶I(yè)能力。9日的《科學(xué)·機(jī)器人》雜志報(bào)道了這項(xiàng)由約翰斯·霍普金斯大學(xué)主導(dǎo)的手術(shù),其被視為手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域的革命性進(jìn)展,因?yàn)闄C(jī)器人首次同時(shí)具備了機(jī)械系統(tǒng)的高精度和類似人類的適應(yīng)性與理解力。

醫(yī)療機(jī)器人專家阿克塞爾·克里格表示:“這一進(jìn)步標(biāo)志著它從只能‘執(zhí)行’特定任務(wù)的機(jī)器人,邁向了真正‘理解’外科手術(shù)的智能系統(tǒng)。這是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),它讓我們更接近于開(kāi)發(fā)出能夠在混亂、不可預(yù)測(cè)的真實(shí)環(huán)境中工作的自主手術(shù)系統(tǒng)。”

早在2022年,團(tuán)隊(duì)研發(fā)的智能組織自主機(jī)器人STAR就完成了對(duì)豬的首例自主腹腔鏡手術(shù)。但當(dāng)時(shí)該機(jī)器人仍需使用特殊標(biāo)記的組織,在高度受控的環(huán)境下依照預(yù)定計(jì)劃執(zhí)行手術(shù)。

而這次,新系統(tǒng)SRT-H的表現(xiàn)更具靈活性和智能化,能夠?qū)崟r(shí)適應(yīng)個(gè)體解剖結(jié)構(gòu),即時(shí)決策,并在操作不如預(yù)期時(shí)自我調(diào)整和糾正。它基于與ChatGPT相同的機(jī)器學(xué)習(xí)架構(gòu)構(gòu)建,具有交互性,能識(shí)別并響應(yīng)語(yǔ)音指令(如“抓住膽囊頭”)以及修正反饋(如“將左臂稍微向左移動(dòng)一點(diǎn)”)。機(jī)器人還會(huì)從這些互動(dòng)中不斷學(xué)習(xí)和優(yōu)化自身行為。

膽囊切除是一項(xiàng)非常復(fù)雜的任務(wù),包含17個(gè)步驟,需要機(jī)器人準(zhǔn)確識(shí)別膽管和動(dòng)脈、精準(zhǔn)夾持、放置夾子并剪切相關(guān)組織。經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后,機(jī)器人在實(shí)際操作中實(shí)現(xiàn)了100%的成功率。盡管其操作時(shí)間略長(zhǎng)于人類外科醫(yī)生,但手術(shù)結(jié)果與專業(yè)醫(yī)生相當(dāng)。此外,機(jī)器人在多種非標(biāo)準(zhǔn)解剖條件下依然表現(xiàn)穩(wěn)定,例如當(dāng)團(tuán)隊(duì)改變起始位置或添加模擬血液的染料來(lái)干擾視覺(jué)判斷時(shí),它仍能順利完成任務(wù)。

團(tuán)隊(duì)表示,該機(jī)器人與以往相比有重大飛躍,因?yàn)樗鉀Q了在現(xiàn)實(shí)世界中部署自主手術(shù)機(jī)器人的一些根本性難題。

以前的手術(shù)機(jī)器人,如STAR,其實(shí)很依賴特定環(huán)境和預(yù)設(shè)路徑。但此次SRT-H機(jī)器人首次展現(xiàn)出在復(fù)雜、動(dòng)態(tài)條件下自主完成精細(xì)手術(shù)的能力——它不再是“執(zhí)行任務(wù)”,而是“理解手術(shù)”,這是一個(gè)本質(zhì)躍遷。現(xiàn)在,這個(gè)機(jī)器人已經(jīng)能在非標(biāo)準(zhǔn)化解剖條件和突發(fā)干擾中穩(wěn)定操作,這就為下一步臨床場(chǎng)景中的實(shí)際應(yīng)用打下基礎(chǔ)。相信很快,SRT-H就能緩解外科醫(yī)生資源緊張問(wèn)題,提升偏遠(yuǎn)或極端環(huán)境下的醫(yī)療服務(wù)能力。

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