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外媒被这个超越达芬奇的智能手术机器人刷屏了,外科医生请火速围观

作者:周伦来源:奇点 关注热度: 日期:2016-05-09

近日,国外各大医疗科技媒体的头条几乎都是,STAR自主手术机器人。


说到手术机器人,我们最先想到的恐怕是「达芬奇」手术机器人(da Vinci)。尤其是去年「达芬奇」制造商Intuitive Surgical公布的「达芬奇」缝葡萄皮视频,艳惊四座。更让人惊奇的是,在视频的最后,你会发现,原来整个缝合过程是在一个窄口瓶子里完成的。此时,你甚至能体会到Intuitive Surgical喷涌而出的自豪感,「这才叫微创手术!」


看完视频后的很长一段时间,我一直以为「达芬奇」就是下图那样的,是一个具备人工智能性能的自主手术机器人,整个手术中应该没有医生什么事儿。

「达芬奇」的床旁机械臂系统

 

后来我才发现,这只是「达芬奇」的三分之一,「达芬奇」实际上是由外科医生控制台、床旁机械臂系统、成像系统三分部组成。原来「达芬奇」是受医生控制的辅助性手术机器人(RAS),不是受人工智能等控制的!!全景是下图那样的。

外科医生控制台、床旁机械臂系统、成像系统全景

 

上图左边的两个医生不是在看显微镜,而是在操作「达芬奇」,他们操作的是外科医生控制台。他们看着视频采集器传送回来的人体内部影像,通过双手控制「达芬奇」的机械手臂完成一些列的高难度动作。实际上,「达芬奇」作为辅助性手术机器人,就是外科医生手的延伸,整台手术是在医生地操纵下完成的,「达芬奇」并不具备自主完成手术的能力。

上图是外科医生控制台的成像系统传回的监控视频,下图是医生的操纵杆。机械臂会根据手部的动作,完成各种各样的程序。

 

虽然「达芬奇」是目前世界上最先进的软组织机器人手术系统,但是来自美国Children’s National Health System的研究人员认为,只有取代医生双手的自主手术机器人,才能提高手术的效率和安全性。这就是他们孜孜以求地研发自主手术机器人的原因。


STAR(Smart Tissue Autonomous Robot)软组织自主手术机器人,就是他们的研究成果。5月4日,美国Children’s National Health System的Peter C. Kim团队,将他们研发的自主手术机器人STAR公之于众,该研究成果刊登在著名期刊《科学转化医学》上(1)。Kim团队的研究成果一发表,就在业界引起轩然大波,因为这是全球第一台可以处理软组织的自主手术机器人。

STAR(Smart Tissue Autonomous Robot)自主手术机器人

 

长期以来,关于自主手术机器人的研究之所以停滞不前,主要受制于两方面的技术限制。一是缺少能够在嘈杂的手术现场,区分和监测目标组织器官的可视化系统;二是缺少可以执行复杂手术任务的智能算法。


经过长达7年之久的探索和磨合训练,Kim团队整合了近红外荧光(NIRF)标记和3D光场成像技术,解决了成像问题。这套成像系统通过捕捉组织器官的光场信息,生成3D立体影像。有了这套成像系统,STAR就可以在整个手术过程中,准确而不受限制地监测目标组织的运动和变化。STAR就像就有了「眼睛」,它知道哪个组织是它手术的目标,哪个是不能碰的。(在《Science》的官网上,有一段视频,STAR的机械手臂可以随着目标组织的运动,做出调整,然后准确无误的找到目标组织:http://www.sciencemag.org/news/2016/05/video-robot-surgeons-make-big-advance

 

同时,为了配合STAR的这套成像系统,Kim团队又自主创新的研发了一套智能算法。这套算法不仅可以制定手术方案,它还可以根据成像系统传回的信息,判断组织的变化,进而对手术方案作出调整。


此外,STAR还配备了「达芬奇」不具备的力感应系统和亚毫米级定位系统等设备。
 

为了研究STAR的效率和安全性,Kim团队在研究中将STAR与熟练的外科医生和「达芬奇」手术系统做了比较,实验中Kim团队选择了复杂性比较高的肠吻合手术。Kim说,他之所以选择在这个手术上一较高低,是因为每年美国有100多万患者需要做这个手术。如此看来,Kim在技术和市场布局上都做好了准备。


从Kim团队发表的研究论文来看,无论是在离体还是在活体的吻合术中,STAR都要明显优于熟练的外科医生和「达芬奇」手术系统。例如,STAR缝合的线路更加均匀一致,这有助于伤口的愈合,而且能够承受更高肠道内容物泄露的压力,这有效的降低了手术并发症的发生;STAR发生的错误也是最少的;因缝合导致的肠道腔体缩小,STAR的也在可接受的范围之内。


然而,STAR也有它不足的地方,在活体实验中,熟练的外科医生只需要8分钟就能完成的手术,STAR至少需要35分钟。但是Kim指出,尽管STAR速度不及人工,但是跟腹腔镜技术需要的时间大体相当。因此也在可接受范围之内。
 

Kim介绍,STAR将会在2年左右的时间进入临床,首先会介入胆囊和阑尾的切除手术。


Kim在接受IEEE Spectrum采访时意味深长地说,「现在无人驾驶车正走进我们的生活。无人驾驶车开始于自动泊车,紧接着它会告诉你不要走错道,现在它们已经可以自己跑了。同样的,虽然现在手术机器人只能给医生搭把手,但是迟早有一天它们会接手外科医生的工作。」

 

 

本文为奇点原创文章,原文链接:http://www.geekheal.com/star/

所属类别: 行业新闻

该资讯的关键词为:机器人  外科手术  STAR