手术机器人自主完成猪体内腹腔镜手术
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。
近几年,医疗市场对于手术机器人的需求持续增长,国内外多家企业纷纷进军手术机器人市场,原一家独大的垄断局面逐步被打破。手术机器人在技术上不断取得新的进展,胸腔和腹腔镜手术机器人技术逐步成熟。
腔镜手术机器人被誉为“医疗器械领域的航空母舰”,是目前手术机器人领域系统极为复杂、技术难度极大、临床与商用价值极高的研发方向之一。在腹腔手术中,由于目标组织的进入和可见度有限,加上呼吸运动造成的伪影干扰,手术难度极大。
机器人STAR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。
该研究的作者之一、约翰·霍普金斯大学怀特工程学院机械工程助理教授 Axel Krieger 说:“我们的研究结果表明,我们可以将外科手术中最复杂、精细的任务之一实现自动化——重新连接肠道的两端。STAR 在四只动物身上进行了手术,明显比医生进行同样的手术效果要好。”
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。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。
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