外科医生使用远程操控人形机器人完成实时手术——全球首例

研究人员在7月8日那期的《自然》杂志上报告称，两台远程操控的人形机器人首次在临床前试验中完成了两例手术。这项工作是加州大学圣地亚哥分校的一个工程师团队和一个外科医生团队合作的结果。

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在一台手术中，由一台人形机器人和一名人类外科医生（担任助手）组成的人机团队成功完成了一例胆囊切除手术。第二例成功的手术则由两台人形机器人在机器人-机器人团队中并肩完成。这两例手术均在大型非灵长类哺乳动物身上完成。

研究人员表示，这项概念验证实验是让人形机器人走进手术室的第一步。这些机器人可以先在手术中打下手，之后再在外科医生的远程操控下主刀。

加州大学圣地亚哥分校电气与计算机工程系教员、该论文资深作者之一迈克尔·叶表示，外科医生短缺，而患者需求又在不断增长，导致等待时间更长、就医机会减少以及医疗资源差距扩大。“远程操控和自主人形机器人确实有潜力让更多患者获得关键手术，否则他们根本做不上。这不仅有助于缓解美国的医疗危机，也有助于缓解全球的医疗危机。”

研究人员表示，与只能执行单一功能的专用机器人手术系统不同，人形机器人用途广泛，既能做各种手术，也能完成一般任务。这些机器人也更容易部署到偏远地区和其他条件艰苦的环境中，而在这些地方，能身兼多职就特别重要。

“这项研究表明，人形机器人在外科手术领域前景可期。你可以想象，这些机器人被派到人手紧缺的偏远社区，或者派到搜救现场这类条件恶劣的地方，那里需要在短时间内投入大量野战医疗力量，”加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院的教授Yip说。

人形机器人在手术室中有哪些优势？

事实上，人形机器人可以解决医疗领域的一个大问题：医疗资源触达的问题。

专用手术系统通常配备三到四条机械臂、配套工具和专有软件。这些系统重约1800磅，需要一大队人来安装调试，并在手术室中占很大一块地方，而手术室通常还得专门改造才能放得下。相比之下，人形机器人能移动，体积也更小。

这项研究中使用的机器人绰号叫Surgie，高5英尺（1.5米），重60磅（27公斤）。这些机器人比较轻便、小巧，特别适用于偏远、资源匮乏的地区。Yip表示，在这些环境中，为机器人手术系统建造专门的手术室，或者找一大帮人来操作一台专用设备，成本高到不现实。

与典型的外科手术系统不同，人形机器人在手术室里完全不违和。尽管研究人员确实需要做几个转接头，让Surgie能拿住传统手术工具，但研究人员表示，操控人形机器人的手感也更自然，尤其是对于那些未接受过专用系统培训的人来说。“Surgie跟我们的工作空间和流程配合得那么好，我们都挺惊讶的，”该研究的共同作者、加州大学圣地亚哥分校医学院普通外科住院医师Nikita Thareja医学博士说。

加州大学圣地亚哥分校医学院外科助理教授、该论文的资深作者之一Shanglei Liu医学博士表示，用人形机器人远程做手术，跟用远程手术机器人系统做手术，精确度是一样的。他在研究期间远程操作了该机器人。

“成本只是零头，在手术室里占的地方也只是零头。所以放到哪儿都方便，不管是农村、战场，甚至太空，”Liu说。他同时也在Shu Chien-Gene Lay生物工程系任职。

下一步是什么？

远程操作还有几个问题需要解决。手术期间，机器人被重新校准了好几次。因此，这些手术比用现有专业手术系统做的手术耗时更长。但刘表示，这在早期的专业机器人系统中也很常见，随着时间推移可能会有所改善。首例机器人腹腔镜手术花了六个小时；现在只需30分钟。

延迟，也就是外科医生移动控制器和机器人移动之间的时间差，随着团队探索向偏远社区进行更远距离的操作，这个问题正在逐步改善。

研究人员还认为Surgie可以扮演不同的角色。由于它能行走，还能完成人类能做的大部分体力活，它可以为外科医生递工具，并能在手术后清理手术室。

“我们的目标之一是开发自主手术助手，”叶说。“很多社区的手术团队人手不够，导致患者得不到治疗。我们的目标是打造未来的手术室，在那里，人形机器人和人类组成一个团队并肩工作，为有需要的人做手术，无论是在传统医院里，还是在非传统的野外医疗环境中。”

研究人员强调，这项工作离不开工程师与外科医生的紧密合作，也离不开加州大学圣地亚哥分校未来外科中心所发挥的作用。

“这一成就说明，把工程师和外科创新者聚到一起，在我们世界一流的培训和研究实验室里解决有实际意义的临床问题，能产生多大的力量，”Ryan Broderick医学博士说，他是未来外科中心的临时主任，也是加州大学圣地亚哥分校医学院的外科副教授。“我们中心提供的是一个平台，把工程创新和临床专业经验连接起来，让那些有变革意义的想法能够得到严格开发、测试和完善。”