机器人成功给猪做手术:比人稳定但仍难获人类信任

图为研究人员正在研发STAR机器人。

图为研究人员正在研发STAR机器人。

图为STAR机器人在人类的协助下缝合伤口。

图为STAR机器人在人类的协助下缝合伤口。

  它们不会酗酒,不会疲乏,也不会罢工。对于医院管理者来说,让机器人独立做手术听上去很有吸引力。但对于病人来说,关键的问题是,“机器人会比人类医生更出色吗?”外科手术是一个混乱而复杂的过程,简简单单的手术随时可能变得性命攸关。

  而就在最近,一台机器人刚刚证明了自己可以操刀软组织手术,成功缝合了两段猪的肠道。

  光是在美国,每年就要开4500万台软组织手术。即使对技术最高超的医生来说,软组织也是极具挑战性的。由于软组织具有易变性、难以预测的特性,研究人员此前并不相信机器人能做软组织手术。当然,他们现在已经相信了这一点。

  华盛顿儿童国家健康系统的研究人员们希望,他们新研制的STAR机器人(全称Smart Tissue Autonomous Robot,意为智能组织自动机器人),能够成为外科医生的一件得力工具。随着手术工具变得越来越智能,它们将帮助医生减少手术后的并发症,取得更好的手术效果。

  该研究团队由阿扎德·沙德曼(Azad Shademan)带领,研发出STAR机器人来执行复杂的手术任务。在这一次手术中,它的任务是将两段猪肠连接在一起。STAR机器人上装有一条机器手臂和各种手术工具,其中包括力传感器,能够感应到缝合线上的拉力。上面还装了一台热成像设备,用来区分外貌相近的组织。该团队编写的计算机程序会对该机器手臂进行控制。最终,它成功在一名人类外科医生的监督下完成了任务。

  “医生可以随时让机器人停下,然后接手。”沙德曼解释道,“他将对机器人进行密切监视,一旦要紧的事情发生,他就能立刻让机器人停下手头的工作。”

  这一手术的官方名称叫做肠道吻合术,需要将两段管状的肠道缝合在一起,就像把两根被截断的浇水软管重新接在一块儿一样。你需要让软管(或者说肠道)足够结实,这样当软管中的压力增加时,它才不会出现渗漏。

  研究人员做了两次不同的手术,同样是将猪的两截肠道接合在一起,只不过一次在活体外,一次在活体内。该手术是完全自动化的,机器人的程序已经被预先设定好,医生只需要在旁边监督就行了,就好像父母看着孩子迈出第一步一样。两次手术都取得了成功,用作手术的猪也没有出现任何并发症。

图为STAR机器人的手术区域。

图为STAR机器人的手术区域。

  该手术最独特之处在于,这台机器人依赖于一种特殊的红外线系统,与夜视十分类似。在两次实验之前,该研究团队先是麻醉了一头小猪,打开它的腹腔,让部分小肠暴露出来。然后他们将这段小肠切断,并向其中注射了荧光标记物,用来标出手术部位,指引机器人完成任务。

  研究人员在论文中写道,在第四次手术中,60%都是在没有人为干预的情况下完成的,其它干预也只是对缝针进行微调而已。不过,在提交实验结果、用于发表时,他们称STAR机器人独立完成了整个手术过程。

  这台机器人的技术还要与人类医生和现有的机器人辅助技术一决高下。结果显示,STAR在三者中成功胜出。它缝合的间隙更加均匀,渗漏情况也更少,说明这一技术将为我们带来巨大的好处。并且没有一头猪出现了术后并发症。不过,STAR机器人缝合的时间确实比人类医生要长,平均每台手术耗时50分钟,人类只需要8分钟就够了。但这一速度日后肯定是会加快的。而且,虽然STAR机器人在速度上无法与人类相比,术后的效果却似乎更好一些。如果用在常规临床手术中的话,应该能降低复诊率。

  “为了检测它的缝合效果,我们将缝合后的肠道连接到水泵上,不断增加压力,直到肠道出现渗漏。”参与该研究的莱恩·戴克(Ryan Decker)说道,“与人类医生相比,STAR机器人缝合的肠道需要施加更高的水压才会渗漏。”

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  数据还显示,机器人做手术的稳定性比人类医生要高。“例如,假设人类做了20次手术,其中19次都做得很好,但最后一次可能就会出现并发症。”皮特·C·W·吉姆(Peter C. W. Kim)解释道,“手术过程越智能,我们就能保证更好的手术效果。”

  机器人协助手术并不是什么新鲜事,在达芬奇机器人手术系统这样的平台上,医生已经可以利用先进的技术进行微创手术了。

  不过,现在的机器人手术系统还需要外科医生来引导,需要将他们的动作分解并翻译成更加精密的动作,通过精细的设备来实现。这样手术需要依赖于医生的技能和专业水平,因此达芬奇手术机器人是无法弥补技术欠缺的医生的不足的。而STAR机器人则不然,它经过了专门的程序设计,配备了最优秀的技术,可以避免手术中出现的人为差错。

  该团队强调说,他们并不打算让机器人取代外科医生的位置。研发该技术的理念与自动驾驶车辆相同:不是因为我们不会开车,而是因为我们想减少交通事故。

  现在机器人已经证明了自己可以将东西缝合起来,接下来它们将试着将东西从体内取出,如胆囊或肿瘤等。

  不过,STAR机器人的诞生也抛出了两个问题。随着社会的机器化程度越来越高,这两个问题也被问得越来越频繁:“人们会放心地把自己的生命托付到机器人手中吗?”以及“如果出了什么问题,谁会来负责呢?”

  第一个问题的答案也许将取决于机器受到的监督程度。例如,在民航中使用无人机不是什么难事,但如果有人类飞行员在场的话,乘客会更放心,因此短期内不可能让无人机完全取代人类。手术机器人也是同理。而至于第二个问题,律师已经开始忙得团团转了。加州的一家手术机器人制造商Intuitive Surgical总是受到法律控诉(但该公司拒绝承认这一点),说医生在使用他们生产的机器时、所受的训练不够充分,或者他们生产的机器人存在缺陷。在手术台上,机器迟早会比人类做得更好,但它们传播的速度到底有多快,还需要法庭来决定。

文  新浪科技(叶子)

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