超越自动化的医疗机器人：人机协作与作为社会技术案例的RONNA系统

《TECHNOLOGY IN SOCIETY》：Medical Robotics Beyond Automation: Human-Robot Collaboration and the RONNA System as a Socio-Technical Case Study

　　马里纳·拉古兹|多马戈伊·德拉卡|马尔科·什瓦科|佩塔尔·马尔钦科维奇|多米尼克·罗米奇|菲利普·舒利戈伊|博扬·谢科兰亚|达尔科·丘迪|博扬·耶尔比奇
克罗地亚萨格勒布10000，杜布拉瓦大学医院神经外科

摘要
医疗机器人已成为当代外科实践中日益重要的组成部分，人们往往主要从技术创新和性能角度来探讨它。然而，这样的视角可能会掩盖机器人系统融入医疗保健所带来的更广泛的社会、伦理和组织变革。本文将医疗机器人视为一种社会技术现象，探讨了从早期以自动化为导向的方法向现代人机协作模式的转变。文章特别关注外科医生在技术辅助环境中的角色变化——虽然机器人系统提升了手术的精确度和稳定性，但人类的判断力、责任意识以及基于情境的决策能力依然至关重要。

本文以RONNA系统作为具有分析价值且已投入临床应用的案例，研究了工程师与临床医生长期跨学科合作所开发的协作式机器人平台。通过整合已发表的临床应用案例及组织整合相关研究，文章探讨了如何通过外科医生参与控制、透明度提升以及工作流程整合来促进临床接受度，同时保障专业自主权与伦理责任。本文并非将RONNA视为外科机器人的标准模型，而是借此案例探讨机器人辅助手术中的责任、信任、治理及人类监督等更为广泛的问题。

除了手术室之外，文章还分析了医疗机器人带来的伦理、组织及监管层面的影响，包括责任归属、专业培训、机构准备情况以及先进技术的公平获取问题。文章认为，医疗机器人的未来不在于实现完全的手术自主化，而在于在现有的临床、机构及治理框架内，构建以人为中心且具备社会责任感的系统。

引言
医疗机器人已成为当代医疗领域的重要特征，尤其是在对外科手术而言，其对精度、安全性和可重复性的要求极高（Ballantyne, 2002; Marcus et al., 2024; Satava, 2002; Taylor et al., 2016; Yang et al., 2017）。虽然早期关于外科机器人的讨论侧重于技术性能与效率，但越来越多的研究指出，机器人系统不仅改变了手术技术，还影响了职业角色、组织模式以及社会对医疗服务的期望（Bijker et al., 1987; Taylor et al., 1995; Marcus et al., 2024）。计算能力、医学成像、传感技术及控制技术的进步，推动了机器人系统在多种外科领域的临床应用。早期的外科机器人深受工业自动化理念的影响，注重机械精度、重复性以及逐步提高的自主程度（Taylor et al., 1995; Parasuraman et al., 2000; Sheridan, 2002; Cleary & Peters, 2010）。这些方法假设手术任务可以被充分形式化与标准化，但在复杂、不确定且因患者而异的临床环境中，这一假设越来越难以成立（Endsley & Kiris, 1995; Suchman, 2002）。远程操控的主从系统出现后，实现了关键性转变，使外科医生能够在保持持续控制的同时，享受到更高的操作灵活性与人体工程学优势（Marescaux et al., 2001）。近年来，协作式机器人、人工智能以及人机交互技术的进步，使得该领域从以自动化为导向的模式转向以人类监督、共同控制及适应性辅助为核心的模式。在人机交互与人机研究领域，人们更强调共同控制、透明度以及适度的依赖关系，而非完全的自主化，尤其是在手术这类对安全性要求极高的领域（Lee & See, 2004; Ajoudani et al., 2018; Lee et al., 2024; Fosch-Villaronga et al., 2023）。从社会技术视角来看，这种转变反映了人机关系的整体重构——责任、能动性及决策权仍由人类承担，而非交给自主系统（Akrich, 1992; Suchman, 2002）。在本文中，社会技术系统被理解为一种相互影响的关联结构，其中技术、人类行为者、临床实践、组织惯例、监管框架以及社会期望彼此塑造，而非独立发展。应用于医疗机器人领域，这意味着不能仅将机器人系统视为技术设备，而需从外科医生的判断力、系统设计、团队协作、机构治理以及患者信任之间的互动关系来进行分析。因此，这一框架既涵盖了监管与机构准备度等宏观层面，也包含了临床医生的感知、认知负荷、信任感、可控性以及专业能动性等微观层面的以人为中心的因素。最新研究进一步表明，外科机器人的成功整合并不取决于提升技术自主性，而在于设计出能够支持负责任的协作、机构适应能力以及具有临床意义的人类监督的系统。正因如此，机器人手术越来越被视为一种推动组织与职业变革的力量，而不仅仅是一项技术创新（Marcus et al., 2024; Fosch-Villaronga et al., 2023; Lee et al., 2024）。

这些研究揭示了机器人系统如何参与外科工作的数字化进程，如何重塑责任结构，以及如何引发超出手术室范围的关于责任与治理的议题（de Pagter et al., 2024; Marcus et al., 2024）。除了这些聚焦治理与组织的视角外，最新研究还表明，医疗领域对机器人技术的接受度不仅取决于技术性能，还受社会、情感以及组织因素的影响，这些因素决定了人们的信任感、对系统的可控性认知以及对其专业合法性的认可程度（Lim et al., 2025; Seyito?lu & Ivanov, 2024）。Lim等人（2025）发现，临床医生与医疗机构对医疗机器人的接受度受到透明度、实用性与是否符合现有护理实践等因素的制约。同样，Seyito?lu与Ivanov（2024）强调了人在人机交互中的情感与关系层面的重要性，指出人们对机器人的同理心、响应速度以及情感智能的感知，会显著影响他们对机器人的理解、接受程度以及将其融入专业实践的意愿。

总体而言，这些研究都支持这样一种观点：医疗机器人应被视作一种社会技术现象，而非纯粹的技术产物。从这个视角出发，伦理、组织及社会层面的考量并非技术进步的附带结果，而是医疗机器人系统在设计、实施、治理乃至最终获得认可过程中不可或缺的组成部分。在此背景下，由工程师与临床医生通过持续互动共同开发的协作式机器人系统，为负责任的医疗创新提供了宝贵的启示。RONNA系统正是如此。作为一种用于立体定向神经外科的协作式机器人平台，RONNA的设计理念是嵌入“外科医生参与控制”的架构之中，为外科医生提供支持而非替代他们，从而借助机器人的精准度提升手术效果（Dlaka et al., 2018; Jerbi? et al., 2020; Ragu? et al., 2022）。通过强调共同控制、透明度以及与现有临床工作流程的整合，RONNA为分析当代医疗机器人的更广泛社会技术动态提供了一个具体案例。重要的是，该系统并非被视为外科机器人领域的标准模型，而是一个具有分析价值的案例，有助于探讨协作、责任、治理以及专业实践等更广泛的问题。本文并非仅从技术或临床角度进行阐述，而是将医疗机器人视为一种由技术设计、临床实践、组织结构以及社会价值观共同塑造的社会技术现象。在方法论上，本文基于已发表的技术与临床报告，而非直接的民族志调查或访谈数据，对RONNA系统进行了具有分析价值的案例分析。通过将RONNA系统置于医疗机器人发展的历史、伦理、组织及监管背景之下，本文为探讨协作式机器人平台如何助力实现高效、合乎伦理且可持续的外科创新提供了有益思路。尽管外科机器人技术发展迅速，但公众乃至学术界仍大多从技术能力、效率及性能等方面来谈论机器人手术。虽然社会技术视角在医疗技术研究中的应用日益增多，但仍有若干重要问题在理论上尚未得到解决。首先，以自动化为导向的外科自主化理念与以增强能力及人类监督为核心的协作模式之间存在着矛盾。其次，技术验证与操作精度往往与机构责任、工作流程整合、培训以及治理等更广泛的问题分开讨论。第三，机器人系统进入常规临床应用的步伐，常常快于与之相配套的伦理、组织及监管体系的成熟程度。这些矛盾表明，仅从技术性能角度无法充分理解医疗机器人，而需要将其视为一个涉及技术能力、专业责任、机构合法性以及社会信任共同生成的社会技术过程。为此，本文将医疗机器人视为一种社会技术现象——即设备、临床实践、机构安排、监管框架以及社会价值观共同构成的复合体。本文的分析以两个问题为核心：（1）从以自动化为导向的模式向外科医生参与控制的协作模式转变，是如何重新分配手术实践中的能动性、控制权与责任感的？（2）哪些社会技术设计及实施条件能够在保障专业自主权与伦理责任的同时，促进临床对机器人系统的接受？社会技术系统理论为本研究提供了核心分析视角。这一视角符合理论选择时的IMPACT标准，具有以下六点优势（Hollebeek et al., 2025）：首先，它具有研究价值，因为它挑战了那种认为应主要通过技术性能来评估外科机器人的主导观念；其次，它与研究现象高度契合，因为医疗机器人是由机器人架构、外科医生判断力、团队工作流程、机构治理以及社会期望共同决定的；第三，它简洁易懂，因为它能够通过技术、临床实践、组织结构及治理这几个相互关联的要素来解释RONNA系统，而不会将系统简化为设备性能或用户接受度；第四，它具有实用性，因为它直接涉及高风险医疗环境中的设计、培训、采购及监管决策；第五，它具有概念上的严谨性，因为它明确了能动性、控制权、责任与问责在不同人类行为者与技术系统之间的分配方式；第六，它具有可检验性，因为其观点可以通过未来的临床民族志研究、实施研究、利益相关者访谈以及比较案例研究来加以验证。本文的贡献主要有三点：首先，通过明确的社会技术视角，总结了从自动化向协作模式转变的历史过程，强调了控制权与责任感是如何随着组织整合而共同发展的；其次，基于已发表的多阶段临床应用资料，对RONNA系统进行了具有分析价值的案例分析，展示了“外科医生参与控制”架构如何维持责任机制、信任关系以及临床整合；最后，本文为设计师、医疗机构及监管机构提出了相关的治理与实施建议，认为医疗机器人的未来应体现在对现有机构框架的补充与强化上，而非追求完全的手术自主化。通过RONNA案例，本文并非简单地将社会技术理论应用于特定场景，而是对其进行了理论延伸，从而为这一领域的研究作出了贡献。具体而言，这一分析在三个方面拓展了现有的社会技术研究：首先，它说明了“外科医生参与控制”架构如何在不削弱专业责任的前提下重新分配能动性；其次，它阐释了透明度、可解释性以及工作流程整合不仅具有提升使用体验的功能，还能增强机构的合法性并提升临床接受度；最后，它明确了协作式机器人如何带来治理需求，而这些需求涉及到临床医生、医疗机构以及监管机构等多个主体。本文的贡献属于渐进式的发展，即在现有社会技术概念的基础上，将其应用于高风险外科环境，并进一步丰富了人们对临床嵌入式护理系统中协作式医疗机器人的理解。这种理论贡献属于理论延伸的范畴，而非全新理论的创立，也与当前的理论发展类型相一致（Lim, 2026）。

医疗机器人技术的发展与近几十年来影响现代医学的更广泛的技术、工业及社会变革密不可分（Satava, 2002; Taylor et al., 1999; Ballantyne, 2002; Sheridan, 2002）。早期关于外科手术中机器人辅助技术的构想源自航空航天工程、军事研究以及工业自动化领域，这些领域注重精度、重复性以及远程操作能力（Taylor et al., 1999; Parasuraman et al., 2000; Satava, 2002）。因此，早期的外科机器人主要被视为自动化的工具，负责执行预先设定的任务，几乎不需要人类干预，这反映了20世纪后期对于人机交互的认知（Sheridan, 2002; Suchman, 2007）。早期的实验性系统大多借鉴了工业机器人技术，更注重机械精度与运动控制，而非与人类操作者的互动或对临床环境的适配（Taylor et al., 2016; Cleary & Peters, 2010; Dagnino & Kundrat, 2024）。尽管在技术上可行，但由于灵活性不足且缺乏对临床环境的感知能力，这些系统难以在更广泛的临床环境中得到应用（Peters & Cleary, 2008）。更重要的是，以自动化为导向的理念假设手术任务可以被充分形式化与标准化，但临床实践的复杂性、不确定性以及情境化的决策特点，使得这一假设难以成立（Endsley & Kiris, 1995; Suchman, 2007; Akrich, 1992）。这些局限性促使人们开始重视那些能够将实验室性能转化为具有临床意义评估标准的验证体系，尤其是在立体定向神经外科及影像引导下的介入治疗领域（?vaco et al., 2020; Marcus et al., 2024）。随着远程操控主从系统的出现，特别是在微创手术领域，情况发生了重大变化。这些系统让外科医生能够在提升操作灵活度、动作控制精度以及符合人体工程学设计的同时，保持对手术过程的持续掌控（Marescaux等人，2001；Ballantyne，2002；Peters与Cleary，2008）。它们的成功表明，机器人辅助技术能够在不替代人类判断力或专业责任的前提下提升手术表现（Cleary与Peters，2010）。与此同时，远程操作带来了新的技术中介形式，改变了手术室中的空间感知、协作方式以及团队互动模式（Suchman，2007；Beane与Orlikowski，2015）。随着系统复杂度的增加，人们逐渐意识到，更高的自动化程度并不必然能提升安全性或提高临床接受度，尤其是在高风险手术场景中（Parasuraman等人，2000；Sheridan，2002）。关于人机交互的研究揭示了过度依赖、自动化偏见以及情境意识丧失等风险，进一步强调了需要实现共同控制并保持持续的人类监督（Endsley与Kiris，1995；Lee与See，2004；Wan等人，2025）。当前的分析还表明，大多数实际应用于临床的手术机器人仍处于相对较低的自主化水平，这凸显了在现代临床实践中外科医生掌控权的核心地位（Lee等人，2024）。与之同步，传感技术、控制技术以及人机交互领域的进展推动了协作式机器人的发展，这类机器人注重在人与机器紧密互动时的透明度、适应性以及内在安全性（Haddadin等人，2017；Ajoudani等人，2018；Wan等人，2025）。在手术领域，这些发展汇聚成了“外科医生参与式控制”模型，即机器人系统负责协助完成特定子任务，而关键决策——如手术路径的确认、目标定位、手术执行、手术过程中的中断或调整——仍由外科医生掌控（Parasuraman等人，2000；Yang等人，2017；Lee等人，2024）。在此背景下，“外科医生参与式控制”指的是一种协作式控制架构，外科医生在整个手术过程中始终承担着监督、验证以及批准具有临床意义操作的责任。医学机器人的发展并非单纯体现为技术能力的线性进步，而是伴随着涉及专业规范、监管要求、组织流程以及伦理责任等方面的多次社会技术重构（Bijker等人，2012；van Wynsberghe，2016；Gunkel，2018；Merdin-Uygur等人，2025）。这一历史发展轨迹为分析当前手术领域中的人机协作问题，以及将RONNA这类系统置于更广泛的社会技术背景中加以理解提供了基础。这些转变并非代表不同技术阶段的简单更替，而是反映了手术实践过程中控制方式、责任分配、透明度以及组织整合模式的不断变化。图1总结了从以自动化为导向的模式向协作式、外科医生参与式控制模型的过渡过程，展现了控制、责任以及组织整合是如何共同演化而非独立发展的。

人机协作已成为当代医学机器人领域的核心理念，它代表着从完全自动化的模式向与人类操作者密切配合运行的系统的转变（Sheridan，2002；Parasuraman等人，2000；Dautenhahn，2007；Wan等人，2025）。与传统旨在最小化人类干预的自动化系统不同，协作式系统则是专为在复杂任务环境中支持人类的决策制定、适应能力以及责任承担而设计的（Endsley与Kiris，1995；Lee与See，2004；Ajoudani等人，2018）。在手术领域，这种区别尤为重要。手术决策本质上具有情境性、经验依赖性以及伦理依据，因此难以被完全形式化或用算法取代（Suchman，2007；Cleary与Peters，2010）。各类临床及监管研究均表明，大多数实际应用的手术机器人系统都采用共同控制与受监督的自主化方式，而非完全自动化，这反映出在安全性和责任归属方面仍然存在诸多限制（Yang等人，2017；Haidegger，2022；Wan等人，2025；Khanna等人，2025）。由于手术具有高风险、后果不可逆以及外科医生需承担相应道德责任等特点，它尤其需要人机协作（Reason，2000）。虽然机器人系统能够提升手术的精确度和稳定性，但它们缺乏情境判断能力与伦理决策能力，因此需要持续的人类监督（Parasuraman等人，2000）。正因如此，“外科医生参与式控制”模型依然占据主导地位，它在保障外科医生对关键决策的掌控权的同时，借助机器人辅助来弥补人类操作者的疲劳、感知局限以及精细动作上的差异（Cleary与Peters，2010；Haddadin等人，2017）。信任是实现有效协作的基础。人机交互研究显示，临床医生对这类系统的接受度并非取决于其性能指标，而更多体现在系统的透明度、可预测性以及可控制性上（Lee与See，2004；Hoff与Bashir，2015；Lim等人，2025；Seyito?lu与Ivanov，2024）。那些不透明或难以解释的系统行为会削弱信任感，增加临床医生的认知负担，还可能引发自动化偏见，尤其是在时间紧迫的手术过程中（Endsley与Kiris，1995；Parasuraman等人，2000）。因此，协作式手术机器人必须以符合外科医生思维模式的方式，传达系统的状态、意图以及局限性。在协作式手术环境中，这些要素彼此紧密关联，而非相互独立。透明度与可解释性决定了临床医生的信任程度以及他们对系统的可控制性感知，而这又会影响工作流程的整合、系统的临床接受度以及责任归属的明确性。从社会技术的角度来看，治理机制不仅体现在正式的规章制度上，还体现在日常临床实践中对信任、协作以及责任关系的实际维护之中（Merdin-Uygur等人，2025）。重要的是，有效的协作不仅依赖于技术上的精准度，还要求在机器人辅助的手术过程中，保持适当的认知参与度、情境意识以及专业掌控能力。最新的研究进一步表明，有效的人机协作应被视为一种动态发展的社会技术伙伴关系，而非固定的技术功能。其成功实施不仅取决于机器人的性能，还离不开人类专业技能、系统设计、组织准备程度以及不断变化的临床工作流程之间的持续协调（Wan等人，2025；Merdin-Uygur等人，2025）。这一观点进一步强调了，评估协作式手术机器人应着眼于其在现有临床体系中对人类专业能力的提升作用，而非其自主化程度的提高。机器人辅助工具的出现还改变了外科医生的职业身份与培训需求。外科医生如今需要兼顾手工操作技能、系统监控能力、对系统行为的解读能力以及批判性判断能力，而不仅仅是掌握新的技术技能（Suchman，2007；Beane与Orlikowski，2015；Baxter等人，2016）。过度依赖自动化可能导致外科医生技能退化、情境意识下降，而自动化程度不足则无法充分发挥其优势（Endsley与Kiris，1995；Cresswell等人，2018）。与此同时，协作式机器人系统还会给外科医生带来额外的认知与组织层面的压力，他们必须同时保持手术专业技能，并对日益复杂的科技系统进行监督。在实践中，这就形成了双重更新的压力——临床医生既要不断学习新的手术知识，又要适应不断变化的机器人界面、工作流程以及软件功能。因此，在考虑机器人带来的更高精度和稳定性所带来的好处时，也必须权衡与之相关的监督与解读工作负担。目前关于RONNA这类系统的临床应用经验表明，只要机器人辅助功能与现有的手术工作流程紧密结合，并且有适当的培训、透明的系统设计以及完善的机构支持，上述种种权衡问题都是可以缓解的。这些权衡关系说明，人机协作并非简单的技术安排，而是围绕手术实践中的权力、专业能力以及责任问题而展开的持续性的组织层面与职业层面的协商过程。协作式机器人由此挑战了那种认为技术会取代人工的观点：这类系统并非取代外科医生，而是在不同的人类与非人类参与者之间重新分配决策权，从而改变手术室中行动、决策以及责任承担的方式（Latour，2005；Suchman，2007；Merdin-Uygur等人，2025）。因此，责任不再仅由个体承担，而是分散在技术设计、组织运作以及监管机制之中，这就需要采取超越单纯追究个人责任的做法，将责任问题视为一个社会技术及制度层面的议题来处理（Suchman，2002；Bijker等人，2012；van Wynsberghe，2016；Merdin-Uygur等人，2025）。

材料与方法
本文综合分析了医学机器人、人机交互以及社会技术研究领域中关于手术机器人的相关研究成果，同时基于公开的技术资料和临床文献，对RONNA系统进行了结构化的案例分析。通过文献综述部分，梳理了该领域从以自动化为导向的发展模式向协作式、外科医生参与式控制模型转变的过程，重点分析了控制机制方面的发展变化。

医学机器人的伦理与社会影响
作为临床应用中的协作式医疗机器人典范，RONNA系统为探讨机器人辅助手术所引发的伦理与社会问题提供了具体案例。尽管目前关于医学机器人的伦理讨论大多仍处于推测性或面向未来的阶段，但那些已融入常规临床工作流程的机器人系统，则展示了如何在日常手术实践中，将各种伦理问题转化为需要解决的实际挑战（Suchman，2007；van Wynsberghe，2016；Haltaufderheide等人，2025）。

局限性
本分析存在若干局限性，需予以说明。首先，本文是对一个具体临床应用案例进行的阐释性社会技术分析，因此其研究结果难以推广到其他类型的机器人平台、不同的外科手术领域以及不同的医疗机构环境。尽管RONNA系统为分析协作式机器人提供了有价值的案例，但它并不能代表所有形式的医学机器人应用。

结论
通常情况下，医学机器人更多地是从技术能力、效率以及创新性等方面来加以描述的。但本篇综述表明，虽然这些视角有其必要性，却不足以让人全面理解机器人系统在手术领域的更深层影响。实际上，医学机器人应被视作一种社会技术现象，在这一现象中，技术、人类专业技能、组织结构以及社会价值观共同形成，并随着时间的推移而不断发展演变。通过追溯其发展历史……

作者贡献声明
Bojan Jerbi?：撰写——文献综述与编辑、验证、监督、资源协调、项目管理、资金筹措、正式分析。
Marina Ragu?：撰写——文献综述与编辑、初稿撰写、可视化处理、项目管理、方法设计、正式分析、数据整理、概念构建。
Domagoj Dlaka：撰写——文献综述与编辑、初稿撰写、项目管理、调查研究、正式分析、数据整理、概念构建。
Petar Mar?inkovi?：撰写……

未引用参考文献
Pagter，2024；Haidegger等人，2022；van Bueren等人，……

利益冲突声明
? 作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。