一个机器人外科医生通过了一个重要的里程碑——缝合猪的内脏

只需要少量的指导,机器人外科医生就可以在实验室和活体动物的手术中缝合猪的肠管。这类手术特别困难,因为软组织可以弯曲和弯曲,但有必要进行一些挽救生命的手术。研究人员声称他们的机器人可以媲美甚至超过人类医生的安全性和精确度。...

只需要少量的指导,机器人外科医生就可以在实验室和活体动物的手术中缝合猪的肠管。这类手术特别困难,因为软组织可以弯曲和弯曲,但有必要进行一些挽救生命的手术。研究人员声称他们的机器人可以媲美甚至超过人类医生的安全性和精确度。

在发表在《科学转化医学》上的研究中,研究人员警告说,他们的新方法只是概念的证明,需要更多的发展。他们需要提供证据证明他们的技术对人来说足够安全,即使在那里他们也可能面临困难。在医院使用多年的机器人手术技术仍然被批评为不比非机器人方法更安全,但更昂贵。研究人员说,未来人类和机器人将有各种方式协同工作,以利于患者的安全,但最终目标是一**全由自己操作的机器

自动化机器人可能是太空手术的完美选择

“以埃隆·马斯克先生为例,”论文的主要作者彼得·金说计划去火星18个月,然后18个月反过来!”在记者招待会上,金问,如果马斯克或其他宇航员需要紧急手术,会发生什么?答案可能是自动手术机器人。

当然,现在还没有准备好迎接黄金时间。”“这是一个非常具有挑衅性的想法,我认为它有很大的潜力,”威尔康奈尔医学院外科副教授**·扎尔内加告诉《边缘报》但这项研究规模非常小(而且)绝对没有描绘出现实生活中的情景。”

一个机器人外科医生通过了一个重要的里程碑——缝合猪的内脏 <**all> STAR in action, getting to grips with some pig intestinal tissue. (Image Credit: Carla Schaffer / AAAS) </**all>

美国国家儿童研究所和约翰霍普金斯大学的研究人员说,这种自动化外科医生的关键在于先进的视力。就像好莱坞电影中使用的面部跟踪技术一样,这种机器人被称为“智能组织自主机器人”(Smart Tissue Autonomous robot)或“明星”(STAR),它使用标记跟踪肉体的运动。在这种情况下,这些荧光点被注射到猪的组织中,由一组摄像机跟踪并映射到一个三维模型上。利用过去手术的数据(只有“最好的”,Kim说)编译的计算机软件然后决定在这个3D模型上缝合的位置。该系统允许机器人在组织弯曲和弯曲时跟踪组织,即使在人体“非常均匀、无纹理的环境”中也能看到跟踪器。这就是说,机器人可以通过正常手术的所有血液和血迹看到标记物。不过,目前这些圆点仍需人工操作。

星际机器人是部分自主的-人类仍然认可每一针

恒星系统的其余部分是围绕着德国工业机器人**商库卡的机械臂建造的。手臂配有七个旋转轴,末端装有缝合装置。它就像一根用来捡垃圾的抓取棒,但是底部有一个小的弯曲的针,它像纺车一样旋转来缝合纸巾。一个力传感器提供针推的力度反馈,计算机显示器跟踪手术的进展。尽管星形系统决定了每一条缝线的位置,但人类外科医生必须批准每一条缝线,必要时手动重新定位缝线。在这些测试中,恒星系统大约有60%是自主的,但是研究人员说他们过于谨慎了“我们就像父母带着一个即将走路的小孩,”金说我们仔细地看了看。”

这台明星机器人的技术是在一头猪的肠道材料上测试的,在一个实验中缝合了一个纵向切口,在另一个实验中缝合了两段管子(这一过程被称为吻合)。第一个实验是在实验室里进行的,管子固定在安全带里,而第二个实验是用一头活的、麻醉的猪重复进行的。该机器人的缝合质量和生产防漏肠管的能力被评价,然后与其他三种基于人类的方法进行比较。首先,人类医生使用定期开放的手术工具;二是使用锁孔手术工具;第三,使用达芬奇——一种完全由人控制的机械系统,用于绝大多数机器人手术。在每种情况下,组织都是由第三方准备缝合的。

<**all> STAR getting a helping hand from a supervisor. (Image Credit: Carla Schaffer / AAAS) </**all>

总的来说,星型机器人产生的缝线比其他三种方法中的任何一种都要均匀。“这是缝线强度的一个很好的标志,”该研究的助手Axel Krieger说,因为不一致的间距会导致压力点。这些反过来又会导致泄漏。”克里格在一次记者电话采访中说:“这个过程就像把一根被割断的花园软管组装起来。”[你要有足够的强度,这样当压力增加时,花园里的水管就不会漏水。”

机器人的表现和人类操作员一样好或更好

在第一个实验中,当目标组织在缝线之间移动以模拟真实手术时,STAR系统能够跟踪目标组织。与达芬奇和锁孔手术方法相比,机器人的缝合位置也需要更少的修正。在这方面,它做得和人类做常规开放手术一样好。当比较缝合的肠子(那些漏水的花园软管)的强度时,星际系统的成品肠管和人类外科医生的一样好,在测试中能够承受相同或相等的压力。最后一次测试的主要缺点是,这个系统明显比人类慢,尽管它的创造者再次将这一事实归因于他们自己的谨慎。”“我们可以非常非常快地运行机器人,”克里格说但在这项研究中,我们真正关注的是任务和结果,所以我们没有尽可能快地完成任务。”

不过,星系还没有准备好穿上紧身衣进入急诊室。所进行的实验在范围和数量上都是有限的(上一次试验中只有四个,而只有一个对照),并且在严格控制的条件下进行。Zarnegar指出,在不使用机器人外科医生的情况下,这类手术的失败率不到1%,因此这项研究的样本量并不能真正反映潜在的危险。”我认为你需要更大的研究来证明自动化系统可以做得更好。另一位机器人外科专家Naeem Soomro告诉《边缘报》说,这篇论文“质量非常高”,但这类系统在外科手术中使用可能还需要10年时间。”但归根结底,这一切都是为了病人的安全,如果我们能以更少的并发症做更好的手术,我们就应该这样做。”

一个机器人外科医生通过了一个重要的里程碑——缝合猪的内脏 <**all> Dr Shadman and Ryan Decker during supervised in vitro bowel anastomosis. (Image Credit: Axel Krieger)</**all>

不过,过去的机器人手术形式并没有那么直接地带来好处。研究表明,2000年被FDA批准使用的达芬奇系统(davinci)是目前市场上的领头羊,尽管花费更大,但它在某些手术中的并发症发生率与传统手术相似(有了附加设备,一个单独的系统的成本可能超过200万美元。)患者还起诉机器人**商直觉外科公司,称其未能充分培训医生操作达芬奇。

微创外科专家阿诺德·阿文丘拉说,类似这样的事件可能让星空系统更难迅速获得批准。”在某些方面,今天的机器人平台给我们的监管机构留下了一点不好的印象,”他告诉《边缘报》,指出一家医疗机器人公司transinterix最近的手术机器人被食品和药物管理局拒绝了FDA不再只是分发这些东西了。不过,他仍然相信,自动化的外科手术将在未来被纳入常规的外科手术中——机器人将不是唯一的外科医生,但它们肯定会成为手术的一部分。

自动驾驶汽车可以拯救生命;自动手术也可以做到这一点

星空的创造者们也很自信。他们说,他们利用现有的技术,如库卡机械臂,意味着他们的机器人可以更快地用于临床。他们还拥有多个STAR系统的专利,并建议未来他们可能会与“有经济利益的合作伙伴”交谈。不过,下一步是更多的案例研究和实验,以找出自动化系统的优缺点。Kim建议,由于他们已经尝试缝合组织,下一个挑战应该是移除一些东西。”能够证明你能做一个关键的手术,比如阑尾切除术,将是非常有价值的。

研究人员比较了机器人手术和自动驾驶汽车的潜力。在这两种情况下,我们可能会对把控制权交给机器的想法感到不安,但如果结果是人员伤亡减少,为什么要抱怨呢?”同样的逻辑也适用于外科技术。他补充说,在未来,人类外科医生可能会接受机器人的命令,或者他们可能会并肩工作。他说,无论哪种方式,如果能挽救生命,都值得探索。

  • 发表于 2021-05-04 12:26
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  • 分类:互联网

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