机器人执行首例完全自动化腹腔镜手术

约翰斯·霍普金斯大学的一个团队开发了一种新型机器人，它已经执行了首例无人帮助的腹腔镜手术。它在猪的软组织上进行了手术，这是实现完全自动化人类手术的一个重要步骤。

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《科学机器人》杂志上发表的一篇论文中被描述。Science Robotics。

阿克塞尔·克里格尔（Axel Krieger）是约翰斯·霍普金斯大学惠廷工程学院机械工程助理教授，也是研究的首席作者。

“我们的发现表明，我们可以自动化手术中最复杂和最精细的任务之一：连接两个肠段。STAR机器人在四只动物身上进行了该程序，并产生了比人类执行相同程序更好的结果，”克里格尔说。

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。轻微的手部颤抖可能会导致患者出现严重的并发症。

在2016年模型的基础上

克里格尔与华盛顿特区儿童国家医院的一支团队以及约翰斯·霍普金斯大学电气和计算机工程教授金刚合作，共同创建了具有基于视觉的缝合系统的机器人。当前模型是在2016年模型的基础上发展起来的，2016年模型能够修复猪的肠道。然而，之前的模型需要大切口和人类的指导。

STAR系统具有增强自主性和提高手术精度的新功能，包括专用缝合工具和最先进的成像系统。

根据克里格尔的说法，软组织手术对机器人来说是一个重大挑战，因为它具有不可预测性。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规划、适应和执行手术计划的机器人系统，且几乎没有人类干预，”克里格尔说。

金刚和他的学生团队开发了一种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系统。

“我们相信，高级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，”金刚说。

对于腹腔镜手术，具有自动化机器人系统的设计变得越来越重要。

“机器人吻合术是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，”克里格尔说。“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的其他团队成员包括约翰斯·霍普金斯大学的哈梅德·赛义迪、贾斯汀·D·奥弗曼、迈克尔·卡姆、舒文·魏和西蒙·莱昂纳德。研究还得到了儿童国家医院过渡性泌尿外科主任迈克尔·H·谢说（Michael H. Hsieh）的帮助。