综述：‘线控手术’：机器人控制的新跨领域视角

这篇综述创新性地提出“线控手术”（surgery-by-wire）概念，通过类比航空（FBW）和汽车（DBW）领域的“线控”技术，系统分析了机器人手术中数字化控制接口的共性原理，探讨了运动调制、辅助功能（如包络保护）及自动化在手术领域的应用潜力，为跨学科技术转化提供了理论框架。

　　

生物仿生学：自然的“线控”原型

控制信号的“线控”传输在自然界早有先例——神经系统。大脑通过神经元传递指令至肌肉等效应器，无需机械耦合，这种演化方案减少了机械维护需求，同时支持复杂的运动多样性。这一原理与航空、汽车及手术机器人中数字化控制取代机械连接的理念高度吻合。

航空领域的飞控革命：从机械到FBW

传统飞机通过机械连杆或液压系统直接传递飞行员操作，而现代客机（如空客A320）采用飞控计算机处理输入信号，实现“线控飞行”（FBW）。核心进步在于“飞行包线保护”（如限制67°滚转角），通过“正常法则”³
自动防失速（α保护），且不可人为关闭。FBW虽提升安全性，但机械反馈的缺失可能引发控制冲突（如双操纵杆输入未被察觉的案例⁵
），促使“主动侧杆”技术研发以恢复触觉提示。

汽车工业的DBW：自动化基石

“线控驱动”（DBW）技术（如电子油门、线控刹车）为自动驾驶铺路。特斯拉等L2级车辆通过DBW实现自适应巡航，但保护功能（如智能限速）可被驾驶员覆盖，与航空的非覆盖性设计形成对比。数据显示L4自动驾驶事故率整体更低，但晨昏时段风险上升¹¹
，凸显环境感知的挑战。

手术机器人的“线控”现状与挑战

机器人手术本质是“线控”操作：术者通过手柄输入信号，经计算机处理后驱动器械。虽支持运动缩放（类似航空“直接法则”），但触觉反馈显著减弱，仅新型设备部分恢复¹²
。关键差距在于辅助功能未普及——如“手术包络”尚未明确定义¹⁴
，需探索空间禁区（如器官保护区）和力学阈值（组织牵引限值）。双控制台设计避免了航空式输入冲突，但无法同步感知导师操作。

远程操作：无线技术的疆域拓展

数字化架构支持远程控制，三领域各具特色：无人机依赖地面机组（3人协作¹⁶
）；远程驾驶汽车通过360°全景实现控制；而“林德伯格手术”（跨大西洋胆囊切除¹⁹
）和5G远程肾切除（延迟254ms²⁰
）验证了手术可能性，但大规模应用仍受限于经济性、团队协作和网络可靠性。

数据驱动的性能优化

航空（如空客Skywise²⁶
）和赛车（F1每秒110万数据点²⁸
）通过实时数据分析提升效能。手术机器人可采集操作输入、机械臂运动及术者生理指标^29,30
，但患者结局数据的整合与分析仍待突破。

跨领域差异与外科特殊性

相比航空/汽车，手术证据需随机对照试验支持，且面临医疗法规（如“软件即医疗设备”³²
）和伦理审查的独特要求。此外，医疗基础设施数字化程度滞后于技术发展，需解决数据存储、网络安全和责权界定问题。

结论：跨学科视角催化外科创新

“线控”框架揭示了手术机器人发展滞后的关键：感知-动作的AI转化难题、包络定义的缺失。借鉴FBW/DBW经验，未来或可实现手术运动调制谱系——从精准控制到自动化。随着人机交互范式转变（飞行员→管理者，驾驶员→监督者），外科医生角色亦将演进，而跨领域协作将成为技术突破的杠杆。