手術(shù)不再需要人類醫(yī)生只是時間問題?
曾經(jīng),說到機器人就會聯(lián)想起它們冰冷機械零件堆砌出的外表,生硬的機器語言,受人類操控為人類服務(wù);現(xiàn)如今,人工智能等技術(shù)賦予機器人以“個性”,一個個形態(tài)萬千,功能迥異的機器人出現(xiàn)在了人們的日常生活中。
本文將聚焦醫(yī)療機器人領(lǐng)域,美國著名腫瘤外科專家、虛擬手術(shù)創(chuàng)始人Dr. Shafi Ahmed曾表示:“手術(shù)機器人替代外科醫(yī)生只是個時間問題,未來外科手術(shù)室里不會再有一群醫(yī)生從早到晚有做不完的手術(shù)了!
你知道么?早在1985年,美國人就嘗試用Puma560工業(yè)機器人輔助進行腦組織活檢,這是手術(shù)機器人最初的雛形和探索;在80年代末90年代初,誕生了以RoboDoc外科手術(shù)機器人為代表的專門用于手術(shù)的外科機器;1994年,美國Computer Motion公司研制的伊索(Aesop)持鏡機器人可以模仿人手臂功能,取消了對輔助人員手動控制內(nèi)窺鏡的需要,實現(xiàn)比人為控制更精確一致的鏡頭運動,為醫(yī)生提供直接、穩(wěn)定的視野(至2014年,外科醫(yī)師已經(jīng)應(yīng)用伊索機器人在全球做了超過7.5萬例次微創(chuàng)手術(shù));1999年1月9日,美國Intuitive Surgical公司發(fā)布了達芬奇外科手術(shù)機器人系統(tǒng),2000年被美國藥監(jiān)局正式批準投入使用認證,成為全球首套可以在腹腔手術(shù)中使用的機器人手術(shù)系統(tǒng)。
去年,一臺名為STAR(Smart Tissue Autonomous Robot,以下簡稱STAR機器人)的醫(yī)療機器人問世,并且迅速占據(jù)了更大科技媒體頭條,為什么?因為它是全球第一臺可以自主處理軟組織的手術(shù)機器人,通過專門的算法程序自主完成操作,能避免手術(shù)中可能出現(xiàn)的人為差錯。這也標志著外科手術(shù)無人化向前邁進了一大步。
STAR自主手術(shù)機器人
STAR機器人背景揭秘
STAR機器人是由美國華盛頓兒童國家健康系統(tǒng)(Children's National Health System)的Peter C. Kim團隊研發(fā)。經(jīng)過長達7年之久的探索和磨合訓(xùn)練,Kim團隊整合了近紅外熒光(NIRF)標記和3D光場成像技術(shù),解決了成像問題。這套成像系統(tǒng)通過捕捉組織器官的光場信息,生成3D立體影像。有了這套成像系統(tǒng),STAR就可以在整個手術(shù)過程中,準確而不受限制地監(jiān)測目標組織的運動和變化。STAR就像就有了“眼睛”,它知道哪個組織是它手術(shù)的目標,哪個是不能碰的。為了配合STAR的這套成像系統(tǒng),Kim團隊又自主創(chuàng)新的研發(fā)了一套智能算法。這套算法不僅可以制定手術(shù)方案,它還可以根據(jù)成像系統(tǒng)傳回的信息,判斷組織的變化,進而對手術(shù)方案作出調(diào)整。
STAR機器人將自主完成手術(shù)全過程,醫(yī)生并不參與操控,只需要站在旁邊監(jiān)督。為了應(yīng)對緊急情況,醫(yī)生可以隨時暫停機器人的工作。
它已經(jīng)做了兩次豬腸縫合手術(shù),一次在活體外,一次在活體內(nèi),均取得成功。在2017智能機器人與系統(tǒng)國際學(xué)術(shù)會議(IROS 2017)上,STAR研發(fā)團隊展示了STAR機器人最新的研究結(jié)果:相比起專業(yè)的外科醫(yī)生,機器人也能夠更精確地切開組織,對周圍的組織損傷也更小。
STAR機器人的“豬肉組織切割實驗”
美國馬里蘭大學(xué)機械工程學(xué)院副教授Axel Krieger參與了這項研究,他說:“我真的相信機器人做手術(shù)是外科的發(fā)展趨勢!
為開展研究,研究人員到肉店買了豬的三種組織:豬皮、脂肪和豬肉。在比較STAR機器人和外科醫(yī)生做手術(shù)之前,首先有必要證實STAR機器人能夠精確切割這三種不規(guī)則軟組織,因為這些軟組織彈性大,滑動性大,切割時極易產(chǎn)生誤差。
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