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人形機器人已成功為活體動物實施了膽囊摘除手術,這項前所未有的醫學實驗引發廣泛關注。不過,這些機器人并非能夠獨立替代醫生的自主系統,而是由經驗豐富的外科醫生通過遠程操控完成了全部操作,展現出人機協作的全新可能。
在一項已發表于《自然》雜志的臨床前試驗中,這些遠程操控的人形機器人通過微創手術,成功為兩頭活體豬完成了膽囊摘除。研究人員認為,若該方案未來通過臨床驗證并應用于人體手術,外科醫生便可借助人形機器人,在缺乏條件部署昂貴專用手術機器人的小型醫院或診所,遠程開展機器人輔助手術。
加州大學圣地亞哥分校醫學院外科助理教授劉尚磊在接受校方媒體采訪時表示:"它的成本只是專用系統的一小部分,占用的手術室空間也極為有限,因此非常便于部署,無論是偏遠農村、戰場,還是太空環境,都具備應用潛力。"
此次實驗使用的是由中國頭部機器人企業宇樹科技(Unitree)生產的G1人形機器人。其中,手部功能基本缺失的最低配版本起售價為13,500美元,另需支付300至1,200美元不等的運費;而若加裝靈巧機械手等關鍵升級配件,總價可輕松突破67,000美元。
盡管如此,這類人形機器人的價格仍遠低于Intuitive Surgical旗下的達芬奇手術系統——后者的售價從50萬美元到數百萬美元不等。
專用手術機器人的重量也可達約800千克,占用大量手術室空間。相比之下,宇樹G1機器人身高約1.5米,重量僅約27千克,在偏遠地區的小型診療機構中或許更具適用優勢。
當然,達芬奇系統已獲得美國食品藥品監督管理局及多個國家醫療監管機構的批準,并經歷了針對多種手術類型的大量臨床驗證。相比之下,由外科醫生遠程操控的人形機器人仍處于實驗階段,即便此次臨床前研究已成功在活體動物身上完成了手術操作。
加州大學圣地亞哥分校的研究團隊專門為這臺昵稱為"Surgie"的人形機器人定制了物理適配器,使其能夠持握手術器械,并開發了相應軟件,將人手的自然動作流暢地轉化為對機器人腕部手術工具的精準控制。
手術操作通過一套控制臺完成:外科醫生頭戴立體聲顯示頭盔,實時觀察手術視野,并通過腳踏板控制手部動作與手術器械之間的聯動狀態。第一臺活豬手術中,有一名人類外科醫生在旁協助;第二臺手術則由兩臺遠程操控機器人協同完成。
然而,此次實驗也暴露出人形機器人應用于遠程手術的現實局限。團隊在手術過程中需要多次暫停,每次長達數分鐘,用于重新校準機器人精度或手動調整機器人本體及手臂位置。這導致整臺手術耗時"遠超使用現有專用手術系統的正常時長"。
此外,宇樹G1機器人臂展僅約450毫米,而成年人的臂展通常在1.6至1.8米之間,這一先天局限制約了遠程操作的靈活性。機器人運動范圍的不足,加上手術中頻繁校準的需求,顯著增加了手術團隊的認知負擔與操作壓力,距離理想狀態仍有較大差距。
Q&A
Q1:用于手術的人形機器人和達芬奇手術系統有什么區別?
A:主要差異體現在成本、體積和審批狀態三方面。達芬奇手術系統售價從50萬美元到數百萬美元不等,重量約800千克,已獲FDA批準并經過大量臨床驗證。而此次實驗使用的宇樹G1人形機器人售價最高約67,000美元,重量僅約27千克,體積更小,部署更靈活,但目前仍處于臨床前實驗階段,尚未獲得醫療監管機構批準。
Q2:手術中人形機器人"Surgie"是怎么操控的?
A:外科醫生通過一套遠程控制臺操控機器人,頭戴立體聲顯示頭盔實時查看手術視野,用腳踏板控制手部動作與手術器械的聯動狀態。研究團隊還專門為機器人定制了持械適配器,并開發了將人手動作轉化為器械控制信號的專用軟件。
Q3:人形機器人手術目前存在哪些主要局限?
A:目前主要存在三大局限:一是手術過程中需要多次暫停進行重新校準或調整機器人位置,導致手術時間大幅延長;二是宇樹G1機器人臂展僅約450毫米,遠小于人類正常臂展,限制了操作靈活性;三是頻繁校準和運動范圍受限顯著增加了手術團隊的認知負擔,整體體驗有待優化。
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