问题

如何看待机器人独立完成猪腹腔镜手术,效果明显好于人类医生?

回答
猪腹腔镜手术,这个本该是人类医生施展精湛技艺的领域,如今却被机器人以一种令人瞩目的方式颠覆。而且,更令人深思的是,机器人在这场变革中,展现出了远超人类医生的卓越表现。这究竟是怎么一回事?我们不妨抽丝剥茧,深入探究一番。

首先,我们要明白,腹腔镜手术本身就不是一件容易的事情。它要求医生拥有极其稳定的双手、敏锐的洞察力以及对解剖结构的精确把握。医生需要通过腹腔镜提供的二维图像,在狭小的腹腔内进行复杂的操作,这就像是在黑暗中摸索前行,对任何一丝的颤抖和失误都要求极高。

而机器人,特别是那些为腹腔镜手术量身打造的先进医疗机器人,它们又是如何做到“青出于蓝而胜于蓝”的呢?

首先是极致的稳定性与精准度。 人类医生,无论技术多么高超,都会受到生理因素的限制,例如不可避免的细微颤抖。尤其是在长时间的手术过程中,疲劳感也会进一步影响稳定性和精度。机器人则完全不同,它们由电机驱动,能够提供毫秒级的响应速度和纳米级的操作精度。想象一下,一个机器人手臂可以连续数小时保持完全静止,或者以极高的频率进行精细的缝合,这种稳定性是人类生理上无法比拟的。在猪腹腔镜手术中,这种稳定性和精准度意味着下刀更准,缝合更密,组织损伤更小。

其次是更佳的视野和操作空间。 腹腔镜手术依赖于腹腔镜摄像头传来的影像。而先进的机器人手术系统,通常配备有高清甚至超高清的3D内窥镜,能够提供比传统腹腔镜更广阔、更清晰、更具景深感的视野。医生通过控制台操作机器人,可以放大病灶区域,更细致地观察到每一个血管、神经和组织层次。更重要的是,机器人手术器械的设计往往比传统腹腔镜器械更灵活、更纤细,能够实现人手无法达到的角度和动作,例如在狭窄空间内的“反向”操作,大大拓展了手术的可能性和安全性。对于猪这种动物,其腹腔内的结构可能与人体有所差异,机器人的灵活性在应对这些变数时显得尤为重要。

再者是过滤和放大操作信号。 许多高端机器人手术系统具备“滤波”和“放大”操作信号的功能。这意味着医生在控制台上轻微的动作,会被机器人放大并转化为更精细、更有力度的操作。反之,微小的、不必要的操作抖动,则会被机器人过滤掉。这就好比拥有了一双经过训练、能够感知微小变化并且不会出错的“超级之手”。在猪的腹腔内进行精密的解剖分离时,这种能力可以显著减少对周围重要脏器的损伤。

更值得一提的是,机器人可以集成先进的影像技术和人工智能。 想象一下,在手术过程中,机器人不仅能提供清晰的视野,还能实时叠加术前影像(如CT、MRI),帮助医生更准确地定位病灶。甚至,一些前沿的机器人系统已经开始尝试整合AI算法,对术中影像进行分析,实时识别异常组织、血管或者神经,并向医生发出预警,辅助医生做出更明智的决策。这种“人机协同”的模式,将大大提升手术的安全性。在猪腹腔镜手术的实验中,这种集成技术能够帮助研究人员更好地理解手术过程,评估机器人辅助下的效果,并为日后在人体上的应用积累宝贵经验。

那么,“效果明显好于人类医生”具体体现在哪些方面呢?

创伤更小,恢复更快: 由于机器人的精准操作和对组织的最小化损伤,术后疼痛更轻,出血量更少,切口愈合也更快。对于动物实验而言,这意味着更低的死亡率和更少的并发症。
并发症发生率降低: 机器人能够避免很多由于医生疲劳或技术限制导致的并发症,例如意外损伤血管或神经的几率大大降低。
手术时间缩短(在某些情况下): 虽然初期学习曲线可能较长,但熟练掌握机器人技术的医生,配合机器人的稳定性和效率,可以更快速地完成复杂的手术步骤。
学习曲线的潜在优势: 虽然掌握机器人技术需要专门的培训,但一旦掌握,机器人的稳定性和“标准动作”可以帮助降低个体医生技术水平的差异性,使更多医生能够达到高水平的手术标准。

当然,我们也要看到,机器人手术并非万能。它仍然需要经验丰富的人类医生来主导整个手术过程,进行最终的决策和判断。机器只是一个工具,一个超级工具。人类医生的智慧、经验和临场应变能力,是机器人目前无法完全替代的。

猪腹腔镜手术的成功以及机器人表现出的优越性,无疑为未来医疗领域描绘了一幅激动人心的蓝图。这意味着我们正朝着更微创、更精准、更安全的手术时代迈进。对于这项技术的突破,我们应该报以积极的态度,同时也要持续关注其发展,不断探索人机协同在医疗领域的最优解。这不仅仅是技术的进步,更是对生命的尊重和对病患福祉的追求。

网友意见

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首先,作为技术的创新,我认为这项研究是具有突破性意义的。

虽然之前我对猪肾、猪心移植到人体的报道抱有审慎乐观态度,但这些研究在我看来同样是具有突破性意义的。

这些研究有一个共同点——在相当多的限制条件下是成功的,但现阶段距离实际应用还有很远的路要走

比如猪肾移植解决了超急性排斥反应,但后续的急性、慢性排斥反应不仅没有做临床观察,甚至转基因猪也没有针对急性和慢性排斥反应的免疫靶点进行基因编辑,可以说是肯定熬不过后期的排斥反应的。

猪心移植人体的尝试到目前为止也是顺利的,甚至患者脱离了ECMO系统,全身的血液循环由移植的基因编辑猪心挑起了大梁,根据本月24日的报道,患者感觉还不错,各项指标也基本正常。而且理论上讲,进行了更多基因编辑的猪心更有希望熬过更长的时间,距离成功更近了一步。

这个新闻中的机器人肠管缝合也是仅限于正常的猪肠管,这只实验用的猪也没有其他基础疾病、胖瘦适中、解剖变异似乎也是没有的。所以,机器人用大量体内外实验反复打磨的算法完成了腹腔镜肠吻合手术。

其实仔细看一看这篇论文就不难发现,机器人缝合肠管的方法甚至和目前人工缝合的都不太一样,只不过基本原理和原则是一致的。

目前有人操作的腹腔镜肠吻合一般是用彩色的2D或者3D取景器进行观察:

在彩色视野下,肠管、内脏脂肪、血管、出血点(出血量)和其他内容物一目了然。如果在肠吻合过程中出现诸如网膜脂肪遮挡视野、小出血点、血管或其他解剖变异的情况,可以根据丰富的经验相机处置。所以,真人在进行手术的时候评估的是全貌,考虑的问题是多方面的。

而这项研究中的机器人是如何观察肠管的呢?

请注意红色箭头所指的NIR光源,NIR即Near Infrared Ray,近红外。近红外光并不是可见光,但可以激发特定化学物质产生明亮的可见光。在这项研究中,机器人的手术操作就完全依赖NIR做的标记点进行定位,然后对肠管进行精准缝合。而机器人所关注的手术区域全貌也仅仅是灰阶图像。

虽然灰阶图像和NIR标记点简化了手术缝合的元素模型,但本身就把机器人的功能定位局限在了冯肠子的机器。事实上,研究人员从一开始就是按照这种方式进行算法设计和体外实验的:

实验结果而言,用这种算法进行的机器人自动缝合(STAR)比纯人工缝合(LAP)和机器人辅助手术 (RAS)效果要好得多,从吻合后的肠管通液流体动力模拟效果来看,STAR完胜:

所以这项研究的优秀之处在于它比人类手工、机器辅助的人类缝合效果都要好,而且不需要人的劳动。同时可以借助更先进的机械臂完成生物体内的手术。

但临床上实际需要解决的问题远比这负责的多,一位外科医生需要面对的可能是内脏脂肪超多肥胖患者、腹腔多次手术史引起肠管与网膜黏连严重的患者、有血管解剖变异或者肠管断端不整齐/活力不佳的患者。面对可能出现的问题,需要他从学生时代开始,经历实习医生、住院医生、主治医生以来十几年甚至二十几年的经验进行相应的处置,以保护患者生命、保障手术成功。

肠吻合技术仅仅是这位外科医生所有技术中很微小的一个维度而已。

所以这项技术将会是未来全自动机器人手术技术这幅巨大画卷的一块拼图,这块拼图本身的意义非常有限,但无论它再怎么有局限性,却一定是实现技术愿景道路上重要的一环。

随着未来信息技术的继续爆炸,人工智能可以学习更多的人类手术视频,逐渐学会人类处理手术中各种突发情况的技术和经验,当所有拼图都到位了,这个愿景也就实现了。

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陈子杨:机器人,茴有四种写法,你知道吗?



这个新闻里,机器人是有高度自主性的手术机器人,和达芬奇不是一类。

而吻合质量标准是:针位置校正、缝合间距、缝合尺寸、完成时间、管腔通畅率和泄漏压力。


其中前四項我相信在理想状态下,机器人做的会比人更好。

后两项:管腔通畅率和泄漏压力。就见仁见智了。


手术效果一般有两个变量,一个是患者疾病的严重程度,一个是主刀的手术熟练度。

简单的病人,熟不熟做出来效果都差不多,

复杂的病人,才能考验主刀的水平。

人体偏差万别,就说做结肠癌,

分期早和分期晚,肠道水肿程度完全不一样,

有没有梗阻,肠道的干净程度也不一样。

胖和瘦,肚子里油多油少也不一样。

还有阑尾,

疼一天是一个样,疼三天又是一个样,

有人疼了三天阑尾就轻微水肿,

有人疼了2小时阑尾就穿了。

机器人不可能掌握所有变量。


这个更像是自动驾驶技术。

如果全部路况都和高速一样,所有的车都是自动驾驶,那肯定比人来开更有效率。

但现实是有的人加塞,有的人龟速,

有的路是路,有的路是重庆。


现阶段,还是人来稳妥点。

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