它們不會酗酒,不會疲乏,,也不會罷工,。對于醫(yī)院管理者來說,讓機器人獨立做手術聽上去很有吸引力,。但對于病人來說,,關鍵的問題是,“機器人會比人類醫(yī)生更出色嗎,?”外科手術是一個混亂而復雜的過程,,簡簡單單的手術隨時可能變得性命攸關。
而就在最近,,一臺機器人剛剛證明了自己可以操刀軟組織手術,,成功縫合了兩段豬的腸道。
光是在美國,,每年就要開4500萬臺軟組織手術,。即使對技術最高超的醫(yī)生來說,軟組織也是極具挑戰(zhàn)性的,。由于軟組織具有易變性,、難以預測的特性,研究人員此前并不相信機器人能做軟組織手術,。當然,,他們現(xiàn)在已經(jīng)相信了這一點。
華盛頓兒童國家健康系統(tǒng)的研究人員們希望,,他們新研制的STAR機器人(全稱Smart Tissue Autonomous Robot,,意為智能組織自動機器人),能夠成為外科醫(yī)生的一件得力工具,。隨著手術工具變得越來越智能,,它們將幫助醫(yī)生減少手術后的并發(fā)癥,取得更好的手術效果,。
該研究團隊由阿扎德?沙德曼(Azad Shademan)帶領,,研發(fā)出STAR機器人來執(zhí)行復雜的手術任務。在這一次手術中,,它的任務是將兩段豬腸連接在一起,。STAR機器人上裝有一條機器手臂和各種手術工具,其中包括力傳感器,,能夠感應到縫合線上的拉力,。上面還裝了一臺熱成像設備,用來區(qū)分外貌相近的組織,。該團隊編寫的計算機程序會對該機器手臂進行控制,。最終,,它成功在一名人類外科醫(yī)生的監(jiān)督下完成了任務。
“醫(yī)生可以隨時讓機器人停下,,然后接手,。”沙德曼解釋道,,“他將對機器人進行密切監(jiān)視,,一旦要緊的事情發(fā)生,他就能立刻讓機器人停下手頭的工作,?!?/p>
這一手術的官方名稱叫做腸道吻合術,需要將兩段管狀的腸道縫合在一起,,就像把兩根被截斷的澆水軟管重新接在一塊兒一樣,。你需要讓軟管(或者說腸道)足夠結實,這樣當軟管中的壓力增加時,,它才不會出現(xiàn)滲漏,。
研究人員做了兩次不同的手術,同樣是將豬的兩截腸道接合在一起,,只不過一次在活體外,,一次在活體內(nèi)。該手術是完全自動化的,,機器人的程序已經(jīng)被預先設定好,,醫(yī)生只需要在旁邊監(jiān)督就行了,,就好像父母看著孩子邁出第一步一樣,。兩次手術都取得了成功,用作手術的豬也沒有出現(xiàn)任何并發(fā)癥,。
圖為STAR機器人的手術區(qū)域,。圖為STAR機器人的手術區(qū)域。
該手術最獨特之處在于,,這臺機器人依賴于一種特殊的紅外線系統(tǒng),,與夜視十分類似。在兩次實驗之前,,該研究團隊先是麻醉了一頭小豬,,打開它的腹腔,讓部分小腸暴露出來,。然后他們將這段小腸切斷,,并向其中注射了熒光標記物,用來標出手術部位,,指引機器人完成任務,。
研究人員在論文中寫道,,在第四次手術中,60%都是在沒有人為干預的情況下完成的,,其它干預也只是對縫針進行微調(diào)而已,。不過,在提交實驗結果,、用于發(fā)表時,,他們稱STAR機器人獨立完成了整個手術過程。
這臺機器人的技術還要與人類醫(yī)生和現(xiàn)有的機器人輔助技術一決高下,。結果顯示,,STAR在三者中成功勝出。它縫合的間隙更加均勻,,滲漏情況也更少,,說明這一技術將為我們帶來巨大的好處。并且沒有一頭豬出現(xiàn)了術后并發(fā)癥,。不過,,STAR機器人縫合的時間確實比人類醫(yī)生要長,平均每臺手術耗時50分鐘,,人類只需要8分鐘就夠了,。但這一速度日后肯定是會加快的。而且,,雖然STAR機器人在速度上無法與人類相比,,術后的效果卻似乎更好一些。如果用在常規(guī)臨床手術中的話,,應該能降低復診率,。
“為了檢測它的縫合效果,我們將縫合后的腸道連接到水泵上,,不斷增加壓力,,直到腸道出現(xiàn)滲漏?!眳⑴c該研究的萊恩?戴克(Ryan Decker)說道,,“與人類醫(yī)生相比,STAR機器人縫合的腸道需要施加更高的水壓才會滲漏,?!?/p>
數(shù)據(jù)還顯示,機器人做手術的穩(wěn)定性比人類醫(yī)生要高,?!袄纾僭O人類做了20次手術,,其中19次都做得很好,,但最后一次可能就會出現(xiàn)并發(fā)癥,。”皮特?C?W?吉姆(Peter C. W. Kim)解釋道,,“手術過程越智能,,我們就能保證更好的手術效果?!?/p>
機器人協(xié)助手術并不是什么新鮮事,,在達芬奇機器人手術系統(tǒng)這樣的平臺上,醫(yī)生已經(jīng)可以利用先進的技術進行微創(chuàng)手術了,。
不過,,現(xiàn)在的機器人手術系統(tǒng)還需要外科醫(yī)生來引導,需要將他們的動作分解并翻譯成更加精密的動作,,通過精細的設備來實現(xiàn),。這樣手術需要依賴于醫(yī)生的技能和專業(yè)水平,因此達芬奇手術機器人是無法彌補技術欠缺的醫(yī)生的不足的,。而STAR機器人則不然,,它經(jīng)過了專門的程序設計,配備了最優(yōu)秀的技術,,可以避免手術中出現(xiàn)的人為差錯,。
該團隊強調(diào)說,他們并不打算讓機器人取代外科醫(yī)生的位置,。研發(fā)該技術的理念與自動駕駛車輛相同:不是因為我們不會開車,,而是因為我們想減少交通事故。
現(xiàn)在機器人已經(jīng)證明了自己可以將東西縫合起來,,接下來它們將試著將東西從體內(nèi)取出,,如膽囊或腫瘤等。
不過,,STAR機器人的誕生也拋出了兩個問題,。隨著社會的機器化程度越來越高,這兩個問題也被問得越來越頻繁:“人們會放心地把自己的生命托付到機器人手中嗎,?”以及“如果出了什么問題,誰會來負責呢,?”
第一個問題的答案也許將取決于機器受到的監(jiān)督程度,。例如,在民航中使用無人機不是什么難事,,但如果有人類飛行員在場的話,,乘客會更放心,因此短期內(nèi)不可能讓無人機完全取代人類,。手術機器人也是同理,。而至于第二個問題,,律師已經(jīng)開始忙得團團轉了。加州的一家手術機器人制造商Intuitive Surgical總是受到法律控訴(但該公司拒絕承認這一點),,說醫(yī)生在使用他們生產(chǎn)的機器時,、所受的訓練不夠充分,或者他們生產(chǎn)的機器人存在缺陷,。在手術臺上,,機器遲早會比人類做得更好,但它們傳播的速度到底有多快,,還需要法庭來決定,。
圖為研究人員正在研發(fā)STAR機器人。
圖為STAR機器人的手術區(qū)域,。