机器人在没有人类帮助的情况下进行腹腔镜手术

智能组织自主机器人可以在没有人类帮助的情况下,对猪的软组织进行腹腔镜手术。
资料来源:约翰霍普金斯大学

一个机器人在没有人类引导的情况下对猪的软组织进行了腹腔镜手术,这是机器人向全自动人体手术迈出的重要一步。由约翰霍普金斯大学研究团队设计的智能组织自主机器人(STAR)今天被描述科学机器人

“我们的研究结果表明,我们可以自动化手术中最复杂和最精致的任务之一:肠的两端重新连接。这颗恒星在四种动物中进行了该程序,而且它产生的结果比执行相同程序的人类显着更好,“高级作者说阿克塞尔Krieger他是约翰霍普金斯大学机械工程学院的助理教授。漂亮的工程学院

机器人在肠道吻合中表现出色,这是一种需要高水平的重复运动和精度的程序。连接肠的两端可以说是胃肠术中最具挑战性的步骤,要求外科医生具有高精度和一致性的缝合。即使是最轻微的手颤抖或错位针脚也会导致泄漏可能对患者具有灾难性并发症。

与华盛顿,D.C的儿童国家医院合作合作金康克里格是约翰霍普金斯大学电气和计算机工程教授,他帮助制造了这个机器人,这是一个专门用于缝合软组织的视觉引导系统。他们目前的迭代改进了2016年的一个模型,该模型可以准确地修复猪的肠道,但需要一个大切口才能进入肠道,并需要人类更多的指导。

该团队配备了具有新功能的明星,以提高自主权和改进的外科精度,包括专门的缝线工具和最先进的成像系统,可提供手术领域的更准确的可视化。

克里格说,软组织手术对机器人来说尤其困难,因为它的不可预测性,迫使它们能够快速适应,以处理意想不到的障碍。STAR拥有一个新颖的控制系统,可以实时调整手术计划,就像人类外科医生一样。

“是什么让星星特别是它是第一个计划,适应和在软组织中进行手术计划的机器人系统,以极少的人类干预,”克里格说。

由Kang和他的学生开发的基于结构光的三维内窥镜和基于机器学习的跟踪算法指导STAR。“我们相信,先进的三维机器视觉系统对于让智能手术机器人更智能、更安全至关重要,”Kang说。

克里格说,随着医疗领域越来越多地采用腹腔镜手术方法,为这种手术设计一个自动化的机器人系统来辅助手术将是非常重要的。

“机器人吻合术是一种方法来确保在每个患者都可以在独立于外科医生技能的情况下更准确和精确地进行需要进行高精度和可重复性的手术任务,”Krieger说。“我们假设这将导致民主化的手术方法,以患者提供更可预测和一致的患者结果。”

来自约翰霍普金斯大学的团队还包括Hamed Saeidi、Justin D. Opfermann、Michael Kam、Shuwen Wei和Simon Leonard。国立儿童医院过渡泌尿科主任Michael H. Hsieh也参与了这项研究。

这项工作得到了美国国立卫生研究院国家生物医学成像和生物工程研究所的支持,项目编号为1R01EB020610和R21EB024707。

科学杂志:机器人
DOI:10.1126 / scirobotics.abj2908
文章出版日期:2022年1月25日

媒体接触

吉尔·罗森
约翰霍普金斯大学
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