机器人进行首次完全自动化腹腔镜手术

约翰霍普金斯大学的一个团队开发了一种新型机器人，它已经进行了首次无人帮助的腹腔镜手术。它在猪的软组织上进行了手术，这是朝着完全自动化的人类手术迈出的一大步。

智能组织自主机器人（STAR）

该机器人被称为智能组织自主机器人（STAR），它在Science Robotics上发表的一篇论文中被描述。

Axel Krieger是约翰霍普金斯威廷工程学院机械工程助理教授，他也是这项研究的首席作者。

“我们的发现表明，我们可以自动化外科手术中最复杂和最精细的任务之一：肠的两端的重新连接。STAR机器人在四只动物身上进行了该程序，并且产生了比人类进行相同程序更好的结果，”Krieger说。

该机器人在肠道吻合术方面尤其高效，这是一种需要重复运动和精度的程序。这是胃肠外科手术中更具挑战性的方面之一，因为它需要高精度和一致性。轻微的手抖可能会导致患者出现大规模并发症。

在2016年模型的基础上改进

Krieger与华盛顿特区儿童国家医院的一个团队和约翰霍普金斯电气和计算机工程教授Jin Kang合作，共同创建了该机器人。该机器人具有一个视觉引导系统，旨在缝合软组织。当前模型是在2016年模型的基础上改进的，2016年模型能够修复猪的肠道，但需要大切口和人类的指导。

当前的STAR系统具有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。

根据Krieger的说法，软组织手术对机器人来说是一个重大挑战，因为它的不可预测性。为了克服这一点，STAR被配备了一个可以在实时调整手术计划的新型控制系统，类似于人类外科医生。

“STAR的特别之处在于它是第一个能够在软组织上以最少的人类干预规划、适应和执行手术计划的机器人系统，”Krieger说。

Kang和他的学生团队开发了一个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该系统。

“我们认为，先进的三维机器视觉系统对于使智能手术机器人更智能、更安全至关重要，”Kang说。

自动化机器人系统的设计对于腹腔镜手术程序越来越重要。

“机器人吻合术是一种确保需要高精度和重复性的手术任务可以在每个患者中以更高的准确性和精度执行的方法，无论外科医生的技能如何，”Krieger说。“我们假设这将导致一种民主化的外科手术方法，患者的结果更可预测、更一致。”

STAR的一些其他团队成员包括约翰霍普金斯的Hamed Saeidi、Justin D. Opfermann、Michael Kam、Shuwen Wei和Simon Leonard。该研究还得到了Children’s National Hospital的过渡性泌尿学主任Michael H. Hsieh的帮助。