科学家研制出新型手术机器人可实现远程手术

　　让手术更完美

　　为什么现在的心脏外科手术做不到更加完美呢？其中主要原因是人类视觉和动作的限制。医生在一个打开的胸腔中修复心脏时，他的肉眼并不能看清一切，就算是训练有素的外科医生，仅凭其双手也不能精确地感受到手术部位的一切。

　　为此，哈佛大学生物机器人实验室教授罗伯特.豪想给外科医生配备一个机器人助手。豪和他的团队测试“乌鸦”机器人的目的，是帮助外科医生在心脏周围观察和导航。该系统运用3D超声成像来实时呈现人体内部器官。“直到现在，所有的超声波扫描仪产生的都是2D切面图像，因而没有充分显示心脏的影像，不足以让外科医生有效地工作。”豪说，“我们获得的是用扫描仪产生的立体图像，用我们所编写的快速图像加工软件可以定位目标组织和手术器械。”

　　现在，像“达芬奇”这样的机器人，目的都是复制人的动作并辅助人的感知。但是，专长于计算机视觉研究的约翰.霍普金斯大学计算机科学教授格雷戈里.海格认为，“乌鸦”还有更多的提升空间，他说：“手术机器人的目的，就是要做超过人的能力所及的事情，要做到这一点，就需要机器人智能到能够看出医生正在做什么，并及时提供适当的辅助。出于安全的考虑，还可以远程设置手术的禁区，所有这些都在研制中。”

　　“乌鸦”机器人软件可以在一个高性能图像处理计算机上运行，这种计算机和那些顶级配置的游戏电脑类似。豪指出，可以产生高质量电脑游戏图像的处理器，对于实时医学成像是很理想的。他说，“我们需要强大的处理能力，这是因为超声扫描仪产生数据的传送速度很快。此外，由于超声波图有噪声，所以需要一种复杂的算法来穿过噪声追踪目标。”

　　在哈佛，豪和他的团队在实验室的机器人上利用一种单一快速的动作，来配合心脏的跳动。当手术仪器到达器官时，周围的控制回路关闭，仪器就会自动移动，与心脏组织的跳动串接。“医生可以命令机器人的动作与心脏的博动相呼应，”他说，“在理想的情况下，这就好像医生是在静止的心脏上做手术。”

　　海格的小组正在研究手术机器人是否能使得创伤性手术更安全，比如内窥镜鼻窦手术是利用鼻内窥镜治疗鼻息肉和鼻窦炎的方法。这是一种有风险的手术，因为鼻窦靠近至关重要的眼睛和大脑。“当你做这样一个手术时，鼻窦是进入头部中心的干线，大脑组织就在那里，”海格说，“当你进入时，那里有很多‘地雷’，你需要经过视神经、颈动脉，还有控制面部运动的颅面神经。”

　　出血和解剖变化会妨碍外科医生的观察，而破坏这些关键的组织结构会导致颅内出血。“乌鸦”系统可能会改进现有的CT导航系统，在医生进行鼻窦手术时，应用的是安装在鼻窦内窥镜端部可以确定3D位置的成像系统。

　　海格说，5年至10年以后，医学院的学生可能会把“乌鸦”作为一种外科学习的工具。这个系统可以记录专家在缝合、切除以及其他手术操作中的手法，使得该系统可以衡量和比较年轻医生做同样手术时的能力。

　　罗森和他的同事已经在研制“乌鸦IV”手术机器人系统，这个系统包括四个机械臂和两台相机，这一系统可以让在不同地点工作的外科医生通过互联网进行合作。要不了多久，不同手术室之间的远程控制与合作，将是稀松平常的事情。

（责任编辑：廖颖瑶）

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