虽然现在很多医生在疝气修复和冠状动脉旁路手术等手术中都得到了机器人的帮助,但这些机器人是用来辅助外科医生的,而不是代替他们。这项新研究标志着机器人能够更自主地完成像缝合这样非常复杂的任务的进展。在其开发过程中吸取的经验教训也可以用于机器人的其他领域。
“从机器人的角度来看,这是一项非常具有挑战性的操作任务,”加州大学伯克利分校的研究员兼机器人实验室主任肯·戈德堡说。
其中一个问题是,像针这样闪亮或反光的物体会干扰机器人的图像传感器。计算机也很难模拟“可变形”物体,如皮肤和线,在被戳和刺激时的反应。与将针从一只手转移到另一只手不同,在机械手臂之间移动针对灵活性来说是一个巨大的挑战。
这个机器人使用一对摄像头来拍摄周围的环境。然后,经过神经网络的训练,它能够识别针的位置,并使用运动控制器来计划缝制一针所涉及的所有六个动作。
该项目的医生兼研究员Danyal Fer说,虽然我们距离看到这类机器人在手术室里自己缝合伤口和器官还有很长的路要走,但将部分缝合过程自动化的目标具有重要的医学潜力。
“手术中有很多工作,”费尔说,“通常,缝合是你必须做的最后一项任务。”这意味着医生在缝合时更有可能感到疲劳,如果他们没有正确缝合伤口,这可能意味着更长的愈合时间和一系列其他并发症。因为缝合也是一项相当重复的工作,Goldberg和Fer认为它是一个很好的自动化候选。
“我们能证明我们确实能给病人带来更好的治疗效果吗?”戈德堡说。“是的,这对医生来说很方便,但最重要的是,这是否会导致更好的缝合线、更快的愈合和更少的疤痕?”
肯·戈德堡提供
这是一个悬而未决的问题,因为机器人的成功伴随着一些警告。在人工干预之前,这台机器已经完成了六针的缝合,但在整个试验中,它平均只能完成三针。与肘部或指关节等身体圆形部位的伤口不同,测试伤口仅限于二维。此外,机器人只在“幽灵”上进行了测试,这是一种用于医疗训练的假皮肤,而不是器官组织或动物皮肤。