手术呆板人被誉为呆板人财产“皇冠上的明珠”，作为大夫的“辅助东西”已经完成为了数百万次微创手术。那末，手术呆板人可否“离开”大夫的节制，自立完成手术呢？

近日，中国香港中文年夜学一个多学科研究团队乐成研发出基在人工智能（AI）驱动的手术呆板人主动化技能，并将该技能集成在国产呆板人中，于活体猪模子上实现了构造牵拉、纱布抓取、血管夹闭等多项自立手术操作。相干研究结果发表在《科学-呆板人》。

据先容，这是全世界首例多功效手术主动化的活体动物验证，为主动化手术呆板人范畴提供了数据驱动的纯视觉解决方案。

给手术呆板人装一双“慧眼”

当前，外科手术呆板人仍需大夫操控。以腔镜手术为例，大夫坐于节制台上，除了了一只机械臂放置内窥镜外，需要用两只手操控三只机械臂，并经由过程脚下按键频仍切换节制。而主动化手术呆板人往往依靠分外的传感器输入，或者基在人工预界说的法则及模子，年夜年夜限定了临床运用。

于这项研究中，团队使用AI技能，研发脱手术呆板人主动化的具身智能技能框架。该框架整合了呆板视觉模子、强化进修及视觉伺服节制技能，无需分外传感器就能及时阐发内窥镜图象，确保手术使命实现精准、高效、安全地自立操控。此中，基在基础模子的视觉感知体系能正确理解并深度预计各类手术场景。

论文通信作者、中国香港中文年夜学计较机科学与工程学系助理传授窦琪先容，比拟现有主动化手术呆板人，团队有两个技能立异点。一是临床可用性。与以往采用分外传感器的繁杂要领差别，他们采用了纯视觉技能方案，依赖尺度的双目视频就能及时正确理解手术场景，为主动化手术呆板人装上一双“慧眼”，于临床上更容易利用。二是通用性。以往基在模子驱动的主动化要领针对于特定动作建模后难以迁徙，研究团队则采用数据驱动的交互式进修方式，经由过程矩阵实现通用性，能适配差别的手术场景，完成差别的手术使命。

研究团队将该技能集成至互助企业康诺思腾的腔镜手术呆板人中，并于中国香港中文年夜学医疗机械人立异技能中央开展活体猪多功效手术主动化验证，集成的腔镜手术呆板人乐成完成为了血管夹闭、构造牵拉、纱布抓取等多项自立手术操作，进一步鞭策自立手术从观点向临床迈进。

多学科互助，打破常识壁垒

2020年，于英国帝国理工年夜学竣事博士后事情后，窦琪回到母校中国香港中文年夜学，成立试验室，于手术呆板人主动化范畴开展研究。

那时，AI及手术呆板人两个研究范畴可以说是“各自为营”。“开展这项研究时，咱们没有太多可供参考的案例，险些是从零最先。”窦琪回忆，跟着AI技能海潮的到来、呆板人具身智能观点的提出，团队测验考试应用交互进修开发手术呆板人主动化技能。然而调研发明，并无适配AI技能的手术呆板人模仿器，学科壁垒给研究带来了极年夜挑战。

为此，窦琪领导团队自立研发了手术呆板人的具身智能数字孪生平台SurRol。手术呆板人主动化技能于这个模仿器上完成练习后，便能直接将技能迁徙到实际中的手术呆板人平台。今朝，SurRol已经向全世界手术呆板人研究社群开源，进一步助推主动化手术呆板人成长。

2021年，窦琪团队与康诺思腾开启产学研互助，对于平台开展软硬件验证事情。两个团队不停提妙手术呆板人主动化技能的精准性，为后续活体动物试验奠基了坚实的技能基础。中国香港中文年夜学医学院团队插手后，活体动物试验患上以顺遂开展。于这个历程中，项目逐步集结并造就了呆板视觉、强化进修、工程学、医学等配景的人材，成立了手术呆板人范畴的多学科交织团队。

“医疗机械人立异技能中央提供了工程立异与临床运用协同成长的怪异生态，加快了从试验室观点向临床前研究转化的进程。这项医工交织的研究结果揭示了AI辅助体系于外科手术范畴的改造潜力。”中国香港中文年夜学医学院院长赵伟仁暗示。

外科大夫的“第三只手”

一段时间以来，海内外手术呆板人研究取患了差别水平的冲破。例如，本年7月，美国约翰斯·霍普金斯年夜学的研究职员于《科学-呆板人》发文称，他们练习出一个使用AI自立完成胆囊切除了手术步调操作的呆板人。比拟之下，中国香港中文年夜学团队的手术呆板人主动化技能揭示出更强的通用性，可自立实现多项手术使命操作。

只管已经有一系列冲破，“让AI自力完成整台手术仍不实际”。窦琪暗示，成长主动化手术呆板人应做到鼓动勉励与羁系并进，于规范的框架下有序成长。

“事实上，让AI手术呆板人成为大夫的‘第三只手’年夜有可为。”窦琪说，研究手术呆板人主动化技能的方针就像实现汽车的“辅助驾驶”功效。当大夫用两只机械臂举行繁杂手术操作时，AI机械臂假如能主动负担牵拉、止血等辅助使命，将减轻大夫频仍切换器械的承担，提妙手术效率。

“主动化手术呆板人从试验室得手术室的间隔比想象的更近。”窦琪猜测。今朝研究团队正开展多轮动物试验，稳步推进临床转化。将来，他们将进一步缭绕手术呆板人的个性化协同及功效进级开展摸索，让AI手术呆板人进修差别外科大夫的操作习气，优化人机交互体验，真正成为大夫的智能伙伴。（记者刁雯蕙）

相干论文信息：

https://doi.org/10.1126/scirobotics.adt3093

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