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机器人首次自主实施对猪腹腔镜手术

发布日期:2022-01-27 来源:科技日报
2022-01-27 来源:科技日报

美国约翰斯·霍普金斯大学研究团队在26日的《科学·机器人学》上发表论文称,其设计的智能组织自主机器人STAR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,这是向机器人最终在人体上实施全自动手术迈出的重要一步。

智能组织自主机器人可以在没有人类帮助的情况下对猪的软组织进行腹腔镜手术。

图片来源:约翰斯·霍普金斯大学

约翰斯·霍普金斯大学工程学院机械工程助理教授、资深作者艾克赛尔·克雷格说,研究结果表明,STAR可自主执行手术中最复杂且最精细的任务之一:重新连接肠道的两端。STAR在4只动物身上做了手术,结果明显优于做同类手术的人。

该机器人擅长肠道吻合术,这是一种需要高水平重复运动和精确度的手术。连接肠道的两端可说是胃肠手术中最具挑战性的步骤,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缝线错位,也可能导致泄漏,而这可能会给患者带来灾难性的并发症。

研究人员表示,STAR其实是一种专门用于缝合软组织的视觉引导系统,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,以提供更准确的手术区域可视化。

克雷格说,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机器人要快速适应以应对意外的障碍。STAR有一个新颖的控制系统,可像人类外科医生一样实时调整手术计划。STAR的特别之处在于,它是第一个以最少的人工干预来规划、调整和执行软组织手术计划的机器人系统。

研究人员开发了基于结构光的三维内窥镜和基于机器学习的跟踪算法来指导STAR。他们表示,随着医学领域涌现出更多的腹腔镜手术方法,拥有一个为此类手术设计的自主机器人系统来提供帮助将非常重要。