科学家研出新型手术机器人 让手术更完美

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【大纪元2012年03月15日讯】今年2月,新一代手术机器人,“乌鸦”已进入全美国最领先的多家实验室。更加完美的手术和医生之间的远程合作将得以实现。

美国华盛顿大学的电子工程教授布雷克.汉纳福德和加州大学圣克鲁兹分校(UCSC)的雅各布.罗森等人正在致力于改变乌鸦在人们脑海中固有的印象。他们向全美多所大学发放了一批有鸟翼样机械臂的医用机器人,这种机器人就被命名为——“乌鸦”。

该装置模拟外科医生手部的运动,并等比例地放缓,这样就可以利用微创切口来进行手术了。商用手术机器人系统的主要优点是通过小切口时相当灵活,和现有常规外科技术相比,用这种方式做手术对病人造成的组织损伤小,康复得更快。

共享的“乌鸦”

如今,在机器人辅助外科手术设备中,占主导地位的是靠控制台操纵的“达芬奇外科手术系统”。据悉,“达芬奇”系统已经生产了几千套,估计全世界每年使用该系统的手术超过20万台。从2000年美国食品与药品管理局(FDA)批准“达芬奇”机器人用于人体算起,它至今仍是唯一获得FDA批准销售的机器人手术系统。

但是,“达芬奇”还远不够完美。首先,它是固定装置,且重达半吨,这就限制了其调配使用。而且,它售价高达180万美元,不是每家医院都买得起,只有那些有钱的医疗机构才能够拥有。此外,由于“达芬奇”需要专用的软件才能使用,所以那些热衷于研究机器人的技术人员,即使

而“乌鸦”手术机器人就没有“达芬奇”的这些缺点。“乌鸦”相对于“达芬奇”而言,它紧凑、轻便又价廉,价格大约在25万美元。买得起“达芬奇”,自己也无法对其操作系统进行调整。新版“乌鸦”的体积更小,机械手更为灵巧,可以在手术过程中拿住手术器具。

罗森和担任华盛顿大学生物机器人实验室主任的汉纳福德共同领导研制“乌鸦Ⅱ”机器人手术系统的研究小组,在美国国家科学基金会的资助下,已经制造了7套 “乌鸦Ⅱ”系统。

罗森说:“通过在学术界内提供高质量的硬件,我们正在改变这一现状。每个实验室都从一个相同的操作系统开始,他们研究的结果和提出的改进都将储存在一个在线知识库中,对所有人开放,彼此可以交换硬件和软件,并分享新的进展和算法,同时又可以保留自己发明的知识产权。”

目前,美国食品与药品管理局还没有批准研究型“乌鸦”用作人体的手术,所以,目前所有的研究都被限定在用动物或人类尸体做手术。但是,研究人员相信,只要经过足够的试验,随着时间的推移,“乌鸦”迟早会得到FDA的批准。

让手术更完美

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。

豪说:“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。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。”

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。”

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。

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。

(责任编辑:李平)

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