美國加州大學聖地牙哥分校 (UCSD) 研究團隊在 7 月 8 日出版的《Nature》 期刊發表全球首例人形機械人活體外科手術研究,兩部人形機械人在人類外科醫生遙距操控下,成功完成兩次大型非靈長類哺乳動物膽囊切除手術,UCSD 工程師團隊與外科醫生團隊合作完成今次研究,並將其視為引入人形機械人至手術室的重要第一步。
人機協作而非自主手術
在首度手術中,人形機械人配合真人外科醫生在旁協助完成程序;第二次手術則由兩部人形機械人並肩合作,組成「機械人對機械人」團隊獨立完成整個程序,UCSD 電機及電腦工程學系教授兼研究團隊主要作者 Michael Yip 指出,現時外科醫生人手短缺,加上病人需求持續增加,導致等候時間延長及醫療服務差距擴大,「遙距操控與自主人形機械人有潛力擴大關鍵手術服務覆蓋範圍,這個問題影響範圍不限於美國,更是全球性的醫療危機」。
靈活多用途成最大優勢
研究團隊強調,相比只能執行單一功能的專用手術機械人系統,人形機械人用途更廣泛,可以執行多種不同手術及一般性任務,適合部署在人手緊絀的偏遠社區,或者搜救現場等需要短時間內大規模部署野戰醫療的嚴峻環境,論文另一位主要作者兼負責遙距操控機械人的 UCSD 外科助理教授 Shanglei Liu 表示,人形機械人手術的精確度與專用遙距手術機械人系統不相伯仲,「其成本只是專用系統的一小部分,佔用手術室空間亦大幅減少,適合部署在偏遠地區、戰場甚至太空環境」。
團隊自行研發轉接器與控制組件
今次實驗使用的人形機械人暱稱「Surgie」,身高 5 呎、重量 60 磅,相比重達約 1,800 磅、需要大型團隊安裝及大幅改裝手術室的專用手術系統,體積輕巧得多,研究團隊需要自行製作實體轉接器,讓 Surgie 可以夾持傳統手術工具,論文合著者兼 UCSD 外科住院醫生 Nikita Thareja 表示,團隊對 Surgie 融入既有工作空間及工作流程的程度感到驚訝。
技術限制仍待改善
手術過程中機械人需要多次重新校準,導致整體手術時間遠超使用現有專用手術系統,Liu 指出這個情況與早期專用機械人系統發展初期類似,相信會隨技術進步而改善。他舉例指首次機械人腹腔鏡手術需要 6 小時,而現時同類手術只需 30 分鐘,研究團隊同時正改善遙距操控延遲問題,即醫生操控手部動作與機械人實際反應之間的時間差,尤其在探索長距離遙距手術應用時,這個問題將變得更加關鍵。
長遠目標為自主手術助手
Yip 透露團隊其中一個目標是開發「自主手術助手」,由於 Surgie 具備步行能力並可執行大部分人類可完成的體力任務,未來有望協助醫生遞送工具,甚至在手術完成後清潔手術室。他形容團隊願景是創建「未來手術室」,讓人形機械人與人類組成整合團隊,一同為有需要病人提供醫療服務,不論在傳統醫院或非傳統野戰醫療場景,UCSD 未來手術中心署理總監 Ryan Broderick 表示,今次成果反映工程師與外科醫生創新者合作,共同解決具意義臨床問題的力量。
