曾經(jīng)，說到機(jī)器人就會(huì)聯(lián)想起它們冰冷機(jī)械零件堆砌出的外表，生硬的機(jī)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(jī)器人以“個(gè)性”，一個(gè)個(gè)形態(tài)萬千，功能迥異的機(jī)器人出現(xiàn)在了人們的日常生活中。

本文將聚焦醫(yī)療機(jī)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(jī)器人替代外科醫(yī)生只是個(gè)時(shí)間問題，未來外科手術(shù)室里不會(huì)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(jī)器人輔助進(jìn)行腦組織活檢，這是手術(shù)機(jī)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(jī)器人為代表的專門用于手術(shù)的外科機(jī)器；1994年，美國Computer Motion公司研制的伊索（Aesop）持鏡機(jī)器人可以模仿人手臂功能，取消了對(duì)輔助人員手動(dòng)控制內(nèi)窺鏡的需要，實(shí)現(xiàn)比人為控制更精確一致的鏡頭運(yùn)動(dòng)，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(jī)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(dá)芬奇外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，2000年被美國藥監(jiān)局正式批準(zhǔn)投入使用認(rèn)證，成為全球首套可以在腹腔手術(shù)中使用的機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)。

去年，一臺(tái)名為STAR（Smart Tissue Autonomous Robot，以下簡稱STAR機(jī)器人）的醫(yī)療機(jī)器人問世，并且迅速占據(jù)了更大科技媒體頭條，為什么？因?yàn)樗�是全球第一臺(tái)可以自主處理軟組織的手術(shù)機(jī)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(cuò)。這也標(biāo)志著外科手術(shù)無人化向前邁進(jìn)了一大步。

STAR自主手術(shù)機(jī)器人

STAR機(jī)器人背景揭秘

STAR機(jī)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(tuán)隊(duì)研發(fā)。經(jīng)過長達(dá)7年之久的探索和磨合訓(xùn)練，Kim團(tuán)隊(duì)整合了近紅外熒光（NIRF）標(biāo)記和3D光場(chǎng)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(chǎng)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(gè)手術(shù)過程中，準(zhǔn)確而不受限制地監(jiān)測(cè)目標(biāo)組織的運(yùn)動(dòng)和變化。STAR就像就有了“眼睛”，它知道哪個(gè)組織是它手術(shù)的目標(biāo)，哪個(gè)是不能碰的。為了配合STAR的這套成像系統(tǒng)，Kim團(tuán)隊(duì)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(jìn)而對(duì)手術(shù)方案作出調(diào)整。

STAR機(jī)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(duì)緊急情況，醫(yī)生可以隨時(shí)暫停機(jī)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(jī)器人與系統(tǒng)國際學(xué)術(shù)會(huì)議（IROS 2017）上，STAR研發(fā)團(tuán)隊(duì)展示了STAR機(jī)器人最新的研究結(jié)果：相比起專業(yè)的外科醫(yī)生，機(jī)器人也能夠更精確地切開組織，對(duì)周圍的組織損傷也更小。

STAR機(jī)器人的“豬肉組織切割實(shí)驗(yàn)”

美國馬里蘭大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院副教授Axel Krieger參與了這項(xiàng)研究，他說：“我真的相信機(jī)器人做手術(shù)是外科的發(fā)展趨勢(shì)�！�

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(jī)器人和外科醫(yī)生做手術(shù)之前，首先有必要證實(shí)STAR機(jī)器人能夠精確切割這三種不規(guī)則軟組織，因?yàn)檫@些軟組織彈性大，滑動(dòng)性大，切割時(shí)極易產(chǎn)生誤差。