近日,國際頂刊Nature在線發表了一篇題為《人形機器人用于外科手術的活體可行性研究》的論文。該研究將宇樹G1人形機器人搬進了手術室,讓它握著給人類醫生使用的普通腹腔鏡手術器械,通過遠程操作,為兩頭活豬完成了標準的腹腔鏡膽囊切除術。
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國際頂刊Nature發文截圖
據悉,該研究也是全球首例令人形機器人在活體中走完一套標準微創手術(MIS)流程。此次論文第一作者為梁澤楷,其于2023年本科畢業于華中科技大學,2025年在加州大學圣地亞哥分校取得碩士學位,目前在該校Michael C. Yip教授的實驗室攻讀博士。
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宇樹人形機器人G1手術畫面
回看手術全程,在前期準備上,為了讓宇樹G1能拿起手術器械,研究團隊先給它做了一套“改裝”。他們設計了一個定制夾具,連接到G1的機械手上,讓機器人能握住一把商用的手動腕式腹腔鏡鉗。
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為了讓宇樹G1能拿起手術器械,研究團隊先給它做了一套“改裝”
接下來是遙操作框架的搭建,醫生坐在控制臺前,戴立體高清頭顯看內窺鏡畫面,雙手握著兩個主手操作手柄來控制兩把器械。控制臺和G1之間通過網絡通信,按比例縮放后,將醫生的動作映射為機器人手腕的運動。
在獲得相應批準后,研究團隊選用兩頭分別約11周齡和16周齡的家養雌性豬,由持證獸醫全程管理麻醉。術前,團隊對動物進行了無菌準備和鋪單。
隨后將宇樹G1人形機器人推至床旁并對齊手術區域,使用安全帶作為預防措施。整個部署過程需要外科團隊與工程團隊緊密協調,反復調整機器人位置、器械對齊及戳卡的運動范圍(外科穿刺器,又稱戳卡Trocar,是一種用于微創手術的醫療耗材)。
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手術中,一名資深外科醫生坐在控制臺前,通過主手操作手柄和立體頭顯遙控機器人操作手動腕式腹腔鏡器械
手術中,一名資深外科醫生坐在控制臺前,通過主手操作手柄和立體頭顯遙控機器人操作手動腕式腹腔鏡器械;另一名高級外科醫生或臨床研究員擔任床旁助手,負責攝像頭控制、組織牽引、暴露以及器械調整和攝像頭清潔。
手術一共有兩臺:第一例由一臺人形機器人主刀,一名人類外科醫生擔任床旁助手,術中一度還動用了第二臺人形機器人,短暫負責扶鏡和牽拉。第二例同樣由人形機器人主刀,床旁協助仍以人類為主,但未進行兩臺機器人的協作。
就結果而言,兩例手術均由人形機器人順利完成,術中無需中轉常規腹腔鏡手術或開腹手術。其中第一例手術未出現重大并發癥;第二例雖然出現了輕微膽汁溢出與肝床出血,但經吸引和電凝處理后得到妥善解決。
從耗時來看,第二例手術操作明顯比第一例更熟練:主動操控臺的操作時間從約56分鐘縮短至約32分鐘,機器人重新部署的次數也從8次降至4次。
研究團隊表示,該研究綜合提供了當前人形機器人在手術應用方面能力與局限性的循證評估,既展示了其潛力,也指出了其在臨床部署前亟需解決的關鍵技術挑戰。
該論文進一步指出,遠程操作中仍存在一些問題需要解決。例如手術過程中,需要對人形機器人進行多次重新校準,這導致手術時間比使用達芬奇機器人系統時長得多。此外,目前商用人形機器人缺乏可高溫高壓滅菌的部件,研究只能用無菌手套并不能完全滿足人體手術的無菌標準。
不過,研究團隊認為,這種情況在早期專用手術機器人系統中也很常見:首例機器人腹腔鏡手術耗時6小時,而如今僅需30分鐘。隨著時間推移,人形機器人的上述情況很可能會得到顯著改善。
據第一財經報道,梁澤楷回應稱,該研究項目由工程師和外科醫生組成的跨學科團隊共同完成,選擇宇樹G1主要是因為它當時是市場上較容易獲得的商用選項之一,項目研究重點在于人形機器人的仿人外形,而非特定的平臺。
“要讓人形機器人真正應用于人類患者的臨床實踐,還需要相當長的時間。”梁澤楷表示,在人形機器人臨床部署之前,還要在精度、滅菌、安全性、監管審批和大規模驗證等方面進一步改進。
編輯|何小桃 杜波
校對|金冥羽
每日經濟新聞綜合財聯社、上海證券報、第一財經
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