人形机器人在手术中的体内可行性研究

《Nature》：In vivo feasibility study of humanoid robots in surgery

　　

摘要

在驱动技术、控制算法以及学习能力方面的最新进展，使得人形机器人正从遥不可及的愿景逐步走向近期的实际应用^{1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18}。在医疗领域，这一问题尤为严峻——由于医护人员短缺以及医疗需求不断增加，临床工作量与可用专业人才之间的差距日益扩大^19，20，21。尽管目前的自动化技术主要应用于数字处理和物流领域²²，但许多医院工作仍需要机器人具备实体操作能力，即在人类设计的环境中进行移动、操作并安全地与人互动。人形机器人形态在这方面具有独特优势，尤其适用于协助完成手术任务。传统上，用于手术的机器人系统都是为特定用途而设计的，比如Intuitive Surgical公司的da Vinci手术系统^23，24，目前尚不清楚现有的人形机器人系统在精度、控制能力以及安全性方面距离满足微创手术的要求还有多远。在此，我们对当前用于腹腔镜手术的人形机器人技术进行了系统评估。我们构建了一个基于人形机器人的腹腔镜远程操作框架，并采用通用工具对其功能进行测试，通过台架实验、针对不同手术经验水平用户的实验室研究以及猪体实验来评估其性能。通过这些评估，我们对比了该技术与其他现有手术系统的在技术可行性、任务执行效果以及临床应用准备程度等方面的差异。总体而言，我们的研究为当前人形机器人技术在手术应用领域的优势与局限性提供了基于证据的评估，同时指出了其在投入临床应用之前需要解决的关键技术难题。