機器人無需人類幫助，自主進行第一次腹腔鏡手術

用于腸道吻合術的自主機器人腹腔鏡手術

【導讀】：

自主機器人手術有可能提供與個體外科醫生的技能和經驗無關的療效、安全性和一緻性。自主吻合術是一項具有挑戰性的軟組織手術任務，因為它需要複雜的成像、組織跟蹤和手術計劃技術，以及通常在非結構化和可變形環境中通過高度适應性控制策略的精确執行。在腹腔鏡環境中，此類手術更具挑戰性，因為在運動和視力限制下需要高可操作性和可重複性。約翰霍普金斯大學研究人員描述了一種增強的腹腔鏡軟組織手術自主策略，并展示了機器人腹腔鏡小腸吻合術在模型和體内腸道組織中的吻合。這種增強的自主策略允許操作員在自主生成的手術計劃中進行選擇，機器人獨立執行各種任務。

機器人在沒有人類指導的情況下對豬的軟組織進行了腹腔鏡手術——這是機器人技術向人類全自動手術邁出的重要一步。由約翰霍普金斯大學研究人員團隊設計的智能組織自主機器人 (STAR) 在今天的《科學機器人》中有所描述。

智能組織自主機器人可以在沒有人類幫助的情況下對豬的軟組織進行腹腔鏡手術。

“我們的研究結果表明，我們可以自動化手術中最複雜和微妙的任務之一：重新連接腸道的兩端。STAR 在四隻動物身上進行了手術，它産生的結果明顯優于人類進行相同手術，”約翰霍普金斯大學懷廷工程學院機械工程助理教授、作者 Axel Krieger 說。

該機器人擅長腸道吻合術，這是一個需要高水平重複運動和精确度的手術。連接腸道的兩端可以說是胃腸手術中最具挑戰性的一步，需要外科醫生以高精度和一緻性進行縫合。即使是最輕微的手部顫抖或錯位的縫線也可能導緻洩漏，這可能會給患者帶來災難性的并發症。

Krieger 與華盛頓特區國家兒童醫院的合作者以及約翰霍普金斯大學電氣和計算機工程教授金康合作，幫助創建了機器人，這是一種專門用于縫合軟組織的視覺引導系統。他們目前的叠代推進了 2016 年的模型，該模型準确地修複了豬的腸道，但需要大切口才能進入腸道并需要更多的人類指導。

該團隊為 STAR 配備了增強自主性和提高手術精度的新功能，包括專門的縫合工具和最先進的成像系統，可提供更準确的手術區域可視化。

增強自主腹腔鏡軟組織手術。機器人在沒有人類幫助的情況下對豬的軟組織進行了腹腔鏡手術。( A ) STAR 系統的組成部分，包括醫療機械臂、驅動手術工具以及雙通道 NIR 和 3D 結構光内窺鏡成像系統。( B ) STAR 增強型自主控制策略的控制架構。

Krieger 說，軟組織手術對機器人來說尤其困難，因為它的不可預測性，迫使它們能夠快速适應以應對意想不到的障礙。STAR 有一個新穎的控制系統，可以像人類外科醫生一樣實時調整手術計劃。 “STAR 的特别之處在于，它是第一個在軟組織中規劃、調整和執行手術計劃且人工幹預最少的機器人系統。”

金康和他的學生開發的基于結構光的三維内窺鏡和基于機器學習的跟蹤算法指導 STAR。“我們相信先進的 3D 機器視覺系統對于使智能手術機器人更智能、更安全至關重要，”金康說。

（B）通過達芬奇SI（RAS）進行機器人輔助遠程操作，該系統包括主控制台，兩個用于控制手術工具的機械臂，以及一個立體内窺鏡。（C） 增強的通過STAR進行自主腹腔鏡吻合。

Krieger 稱，随着醫學領域朝着更多的腹腔鏡手術方式發展，擁有一個為此類手術設計的自動化機器人系統來提供幫助将非常重要。 “機器人吻合術是确保每位患者都能以更高的準确性和精确度執行需要高精度和可重複性的手術任務的一種方法，而與外科醫生的技能無關。”

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!