科學家研出新型手術機器人 讓手術更完美

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【大紀元2012年03月15日訊】今年2月,新一代手術機器人,「烏鴉」已進入全美國最領先的多家實驗室。更加完美的手術和醫生之間的遠程合作將得以實現。

美國華盛頓大學的電子工程教授佈雷克.漢納福德和加州大學聖克魯茲分校(UCSC)的雅各布.羅森等人正在致力於改變烏鴉在人們腦海中固有的印象。他們向全美多所大學發放了一批有鳥翼樣機械臂的醫用機器人,這種機器人就被命名為——「烏鴉」。

該裝置模擬外科醫生手部的運動,並等比例地放緩,這樣就可以利用微創切口來進行手術了。商用手術機器人系統的主要優點是通過小切口時相當靈活,和現有常規外科技術相比,用這種方式做手術對病人造成的組織損傷小,康復得更快。

共享的「烏鴉」

如今,在機器人輔助外科手術設備中,占主導地位的是靠控制台操縱的「達芬奇外科手術系統」。據悉,「達芬奇」系統已經生產了幾千套,估計全世界每年使用該系統的手術超過20萬台。從2000年美國食品與藥品管理局(FDA)批准「達芬奇」機器人用於人體算起,它至今仍是唯一獲得FDA批准銷售的機器人手術系統。

但是,「達芬奇」還遠不夠完美。首先,它是固定裝置,且重達半噸,這就限制了其調配使用。而且,它售價高達180萬美元,不是每家醫院都買得起,只有那些有錢的醫療機構才能夠擁有。此外,由於「達芬奇」需要專用的軟件才能使用,所以那些熱衷於研究機器人的技術人員,即使

而「烏鴉」手術機器人就沒有「達芬奇」的這些缺點。「烏鴉」相對於「達芬奇」而言,它緊湊、輕便又價廉,價格大約在25萬美元。買得起「達芬奇」,自己也無法對其操作系統進行調整。新版「烏鴉」的體積更小,機械手更為靈巧,可以在手術過程中拿住手術器具。

羅森和擔任華盛頓大學生物機器人實驗室主任的漢納福德共同領導研製「烏鴉Ⅱ」機器人手術系統的研究小組,在美國國家科學基金會的資助下,已經製造了7套 「烏鴉Ⅱ」系統。

羅森說:「通過在學術界內提供高質量的硬件,我們正在改變這一現狀。每個實驗室都從一個相同的操作系統開始,他們研究的結果和提出的改進都將儲存在一個在線知識庫中,對所有人開放,彼此可以交換硬件和軟件,並分享新的進展和算法,同時又可以保留自己發明的知識產權。」

目前,美國食品與藥品管理局還沒有批准研究型「烏鴉」用作人體的手術,所以,目前所有的研究都被限定在用動物或人類屍體做手術。但是,研究人員相信,只要經過足夠的試驗,隨著時間的推移,「烏鴉」遲早會得到FDA的批准。

讓手術更完美

哈佛大學生物機器人實驗室教授羅伯特.豪想給外科醫生配備一個機器人助手。豪和他的團隊測試「烏鴉」機器人的目的,是幫助外科醫生在心臟周圍觀察和導航。該系統運用3D超聲成像來實時呈現人體內部器官。

豪說:「直到現在,所有的超聲波掃瞄儀產生的都是2D切麵圖像,因而沒有充分顯示心臟的影像,不足以讓外科醫生有效地工作。我們獲得的是用掃瞄儀產生的立體圖像,用我們所編寫的快速圖像加工軟件可以定位目標組織和手術器械。」

霍普金斯大學計算機科學教授格雷戈裡.海格認為,「烏鴉」還有更多的提升空間,他說:「手術機器人的目的,就是要做超過人的能力所及的事情,要做到這一點,就需要機器人智能到能夠看出醫生正在做甚麼,並及時提供適當的輔助。出於安全的考慮,還可以遠程設置手術的禁區,所有這些都在研製中。」

在哈佛,豪和他的團隊在實驗室的機器人上利用一種單一快速的動作,來配合心臟的跳動。當手術儀器到達器官時,周圍的控制回路關閉,儀器就會自動移動,與心臟組織的跳動串接。

海格說,5年至10年以後,醫學院的學生可能會把「烏鴉」作為一種外科學習的工具。這個系統可以記錄專家在縫合、切除以及其他手術操作中的手法,使得該系統可以衡量和比較年輕醫生做同樣手術時的能力。

(責任編輯:李平)

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