凌云光技术
视觉新闻
新闻中心

联系电话:

您的位置: 首页 > 视觉新闻 > 行业动态 > 机器人外科手术里程碑——猪内脏缝合手术

机器人外科手术里程碑——猪内脏缝合手术

来源:www.lustervision.com    日期:2016-05-26    点击次数:

只需要少量引导,机器人外科医生即可完成两片猪内脏软组织的缝合手术。此类手术过程非常复杂,因为软组织具有易变、过于柔软的特点,但又是在手术操作中不可避免的,研究人员声称他们的机器人能够满足甚至超越人类医生的安全性和精度。


该研究团队由阿扎德 沙德曼(Azad Shademan)带领,研发出了STAR(全称Smart Tissue Autonomous Robot,意为智能组织自动机器人)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。上面还装有一台Raytrix光场成像设备,用来为计算机提供软组织的3D信息,从而使计算机可以对机械手臂进行控制。最终,它成功地在一名外科医生的监督下完成了任务。


华盛顿儿童国家健康系统的研究人员称,本次外科手术的关键在于先进的视觉系统。就像好莱坞电影中使用的面部跟踪技术一样,STAR机器人使用荧光点作为标记物以跟踪软组织在手术过程中的运动。在这样的条件下,注入到软组织中的荧光点就可以很容易的被Raytrix光场相机微透镜阵列跟踪,从而得到3D模型。已经设计好的计算机软件即可根据3D信息并结合之前的手术情况,来决定如何将两片软组织缝合在一起。该系统可以指挥机器人跟踪即使像软组织这样过于柔软的物质,并且可以通过整个血液系统和正常手术中的血块来看到标记点,当然,目前情况下,这些标记点还是需要工作人员来放置。

STAR系统的机械手臂是由德国著名的工业机器人制造商库卡提供,机械手臂配备有7个旋转轴和安装在手部的缝合器,缝合器的顶端为手术用缝合针,手术过程中,力学传感器会将缝合针在工作中的力度做出反馈,同时,计算机利用光场相机来跟踪整个手术的过程。研究人员称,虽然STAR系统可以自主决定在何处缝合,但是为了整个实验的安全,外科医生仍然会对每一步的操作进行确认许可,以确保缝合针定位准确。外科医生对机器人进行了密切监视,一旦发生紧急事件,,他就立刻让机器人停止工作。


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即可,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。

研究人员称,依靠库卡机器人手臂的灵活和准确性,以及Raytrix的高精度光场成像技术,STAR系统可以很快的被应用到临床手术中,并且他们已经为STAR系统申请了多项专利。接下来,他们将进行更多的研究和实验,以寻找该系统的优点和不足,并及时修复。并且由于已经成功的完成了缝合组织的实验,下一步的挑战将是将东西从体内取出,借用研究人员的话“能够证明STAR系统可以完成阑尾切除手术等关键技术,将为该系统带来巨大的价值。”

根据研究人员发表在Science Translational Medicine上的文章,他们告诫称,该手术目前尚处于试验阶段,还需要大量的测试以保证病人在接受手术的过程中绝对安全。在未来,该组织还会研究各种机器人与人共同协作的方式,以促进病人的安全,当然,他们的终极目标是手术机器人可以为空间站内的宇航员进行手术。