外科醫(yī)生終結(jié)者---下一代智能外科手術(shù)機(jī)器人

隨著大部分的大醫(yī)院常規(guī)地采用有醫(yī)師指導(dǎo)的機(jī)器人對(duì)病人進(jìn)行手術(shù)，下一代機(jī)器人可以從該方案省去一個(gè)令人驚訝的元素---醫(yī)生。

美國杜克大學(xué)的生物工程師們進(jìn)行的可行性研究已經(jīng)表明：有沒有任何人類協(xié)助的情況下——機(jī)器人可以在模擬人體器官中找到一個(gè)人為的或虛構(gòu)的病變組織，然后引導(dǎo)設(shè)備到病灶，并在同一時(shí)期內(nèi)進(jìn)行多重抽樣。研究人員相信，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，自主機(jī)器人有一天將可以完成很多簡單的外科手術(shù)。

“今年早些時(shí)候，我們證明了一個(gè)由人工智能控制的機(jī)器人能以極高的重復(fù)性和準(zhǔn)確性自己在模擬乳房組織中找到仿真的鈣化和囊腫，”Stephen Smith實(shí)驗(yàn)室的前研究員Kaicheng Liang（同時(shí)也是杜克大學(xué)普拉特（Pratt）工程學(xué)院的超聲換能器研究小組的主管兼該研究團(tuán)隊(duì)的高級(jí)成員）表示。 “現(xiàn)在，我們已經(jīng)證明該機(jī)器人可以對(duì)模擬人類前列腺組織的多達(dá)8個(gè)不同的點(diǎn)進(jìn)行采樣?！?/p>

杜克大學(xué)的研究成果發(fā)表在最近一期的《超聲影像》雜志上。一篇較早的研究報(bào)告發(fā)表在《醫(yī)學(xué)和生物學(xué)超聲》雜志1月刊上，講述了杜克大學(xué)研究小組模擬乳房組織的結(jié)果。在這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)使用了整份火雞胸脯。生的火雞胸脯常被用于醫(yī)學(xué)研究，因?yàn)樗c人類組織的質(zhì)地和密度類似，在用超聲波掃描時(shí)看起來是相似的。

杜克大學(xué)研究小組將一個(gè)現(xiàn)有的“souped-up”版本的機(jī)器人手臂與自己設(shè)計(jì)的超聲系統(tǒng)結(jié)合起來。將超聲系統(tǒng)用作機(jī)器人的“眼睛”，收集其掃描到的數(shù)據(jù)并對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位。該機(jī)器人不是由醫(yī)生來“控制”，而是由一個(gè)人工智能程序來控制，后者采集實(shí)時(shí)三維信息，然后對(duì)信息進(jìn)行處理，并給向機(jī)器人發(fā)出執(zhí)行特定的命令。該機(jī)器人臂有一個(gè)機(jī)械“手”，這個(gè)機(jī)械手可以熟練操作人類醫(yī)師用于達(dá)到病區(qū)并采取樣品的活檢活塞裝置。

在最新的一系列實(shí)驗(yàn)中，機(jī)器人將活塞裝置引導(dǎo)到模擬前列腺組織的8個(gè)不同的位置點(diǎn)，有93%是它自己的決定。這很重要，因?yàn)槎鄠€(gè)樣品也可以測(cè)定任何病變的范圍，Smith表示。

Smith認(rèn)為，常規(guī)的醫(yī)療程序，如身體其它組織的活組織檢查（活檢），在未來僅需要極少的人類指導(dǎo)就可以完成，為病人提供了很大的方便和降低了檢查成本。

一個(gè)有待克服的重要挑戰(zhàn)是數(shù)據(jù)采集和處理的速度，盡管研究人員信心滿滿地認(rèn)為速度更快的處理器和更好的算法將解決這個(gè)問題。要在實(shí)現(xiàn)臨床中發(fā)揮作用，外科手術(shù)機(jī)器人的所有的動(dòng)作都必須是實(shí)時(shí)的，研究人員表示。

“本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)之一是：所有的硬件部件都已經(jīng)在市場(chǎng)有銷售了”，Smith表示， “我們相信，這初步表明，只要做一些修改而不用從頭開發(fā)一項(xiàng)新技術(shù)就能開發(fā)出這樣的系統(tǒng)?！?

超聲技術(shù)的進(jìn)步---能實(shí)時(shí)生成詳盡的、三維的、動(dòng)態(tài)的圖像，使得這些最新的實(shí)驗(yàn)成為可能，研究人員表示。杜克大學(xué)研究小組長期致力于將傳統(tǒng)的2-D超聲——例如，那些用于對(duì)子宮內(nèi)的嬰兒拍照的2D超聲技術(shù)——改進(jìn)成更先進(jìn)的3D掃描。杜克大學(xué)實(shí)驗(yàn)室于1991年發(fā)明了這項(xiàng)技術(shù)。

 “我們現(xiàn)在使用一個(gè)固定在檢查臺(tái)上的人體模型對(duì)機(jī)器人進(jìn)行測(cè)試，這個(gè)人體模型的乳房被裝在一個(gè)硬質(zhì)的胸罩中”， Smith表示。 “這個(gè)人體模型的乳房用火雞肉做成，我們?cè)谄渲星度肓艘活w葡萄來模擬病變的乳腺組織。我們的下一個(gè)步驟是將測(cè)試轉(zhuǎn)移到一個(gè)切除的人體乳房?！?/p>