谢叻：力感知与反馈技术助力微创手术，看机器人如何“妙手回春”

随着5G通信技术的发展，5G时代即将到来，机器人参与的远程手术操作将更加简便。在全球各国科技竞争的大背景下，医疗机器人成为竞争激烈的技术和战略布局关键之一。麦肯锡全球研究所也早已将手术机器人列入12项引领全球经济变革的颠覆性技术之中，如今规模化使用机器人成了医疗领域的大势所趋，手术机器人应用越来越广泛，作为行业发展趋势之一的微创式手术也为手术机器人提供很大的发展空间。

上海交通大学康复工程研究所副所长谢叻教授

据谢叻介绍，微创手术机器人分为主手、从手和内窥镜三部分。谢叻及其所在实验室进行了十几年的研究，在做出七自由度的从手后发现，虽然可以做剪夹钳的操作，但仍缺少力反馈，如果遇到较硬的部分不容易剪得动，使得主从手之间失去反馈，完全依靠医生的视觉，加大了难度。因此，为了实现力反馈，需要在前端添加力传感器，但市面上商业化的最小都有17毫米，于是他们自主研制了9.5毫米的力传感器。

除从手外，主手上的力感知也十分重要，谢叻及其团队研制的主手中有九个电机，每个电机都会根据每个关节的角度来计算位置，提供力反馈。在机器视觉上，谢叻表示，医生在通过手术机器人内窥镜进行切割、止血和缝合等操作时，由于内窥镜大部分缺少深度，需要医生长期训练才能做好，对操作会产生约束，需要立体视觉，虚实结合有时差。

微创手术机器人

全球很火的“达芬奇”手术机器人可以做心脏、肝脏、泌尿等方面的手术，而此外还有许多专科手术机器人，谢叻以血管介入手术机器人为例，他指出血管介入手术是治疗心脑血管疾病的重要方法之一，手术医生长时间受到X光辐射，会造成不良的影响，手术医生需要穿厚重的铅衣，容易产生疲劳，手抖等人为因素会增加手术风险，影响手术成功率。

面对种种不利的环境，机器人则可以轻松克服，将操作医生隔离在房间外，对医生进行保护。但其中也存在问题，由于血管是分叉的，普通手术时，在哪里插管介入依靠医生的手感和立体感，但机器人在力反馈上依然是个难点。医生操作时需要使用细铁管、塑料管和治疗导管三种管子，最后放支架。谢叻在理顺流程后用两个自由度，从前往后推、旋转、摩擦轮等方式进行操作，使后端力传感器能够感受到力。

腔镜手术机器人

在腹腔镜手术中，以往都是通入空气使腹部鼓起来形成空腔，而谢叻介绍了一位日本教授的思路，导入生理盐水，使手术环境变为类似水下环境中使用手术机器人，但在机器人移动、电机体积、肚子打洞尺寸、工艺和功能上都有很大难度，因此，这个方案仍在逐渐完善中。随着深度学习、人机协作等技术应用的发展，微创手术领域的各项手术必然会在微型机器人的助力下迎来新的，为患者带去福音。

编后语：此文是根据上海交通大学康复工程研究所副所长谢叻教授于2019年5月在浙江宁波余姚举行的第六届中国机器人峰会上的《微创手术机器人技术》报告录音整理摘编部分而成，题目为编者所加。