作者:李木子 来源:中国科学报 发布时间:2022/1/27 20:59:10
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机器人在医生有限干预下对猪进行微创手术

 

在外科医生的有限干预下,一个机器人首次成功对猪肠道进行了微创手术,研究人员称这是人类试验的重要一步。

人类操作的一小部分通常是自动化的,往往侧重于身体中不会改变形状的刚性部分,比如骨骼。完全由外科医生控制的机器人也变得越来越普遍。

位于美国马里兰州的约翰斯·霍普金斯大学的Justin Opferman和同事设计了一个类似的机器人来进行肠吻合,即在肠段切除后将肠的两端连接起来,整个过程人工干预有限。

机器人在4头猪身上进行了手术,共缝了86针。在三分之二的时间里,机器人会自动缝合,而在其他时间里,机器人必须手动将缝合位置引导到合适的位置,然后再尝试缝合。

此类手术特别敏感,因为任何渗漏都可能导致灾难性的并发症。术后一周研究人员在对组织进行检查时发现,机器手术的结果与外科医生的结果相当。

该研究小组曾在2016年设计过一个机器人,让它在猪身上进行手术,将肠道拉出体腔,然后缝合。这一次,机器人通过一个很小的开口在狭窄的腹部内成功完成了任务,这点更具挑战性,因为器官会随着动物的呼吸有节奏地移动。

“一旦你打开身体,病人体内所有的东西都在移动,所以你不能提前计划。”Opferman说,“如果你在做像肠道这样的软组织,只要你一碰它,它就会移动到一边。因此,你需要不断更新机器人的计划,以确定它需要做什么以及如何完成任务。”

定制软件会在缝合过程中控制机器人,通过机器人手臂上的摄像机拍摄的3D图像来感知深度,并绘制腹部内部不断变化的布局图。研究人员使用了制造商库卡生产的标准医疗机器人,但他们相信他们的软件可以在任何类似的机器上运行。

“这项试验是机器人迈向完全自主人体手术的第一步,尽管这个目标可能还要几十年才能实现。”Opferman说,随着研究的进展,该团队将训练机器人逐步执行越来越多的操作部分,比如打开腔体再关闭它,直到证明自己能够完成整个手术。他说,机器人进行部分手术的人体试验可能在五年内开始。

相关论文日前发表于《科学—机器人》。

相关论文信息:https://doi.org/10.1126/scirobotics.abj2908

 
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