在智能诊断的基础上,人工智能也正在应用于治疗领域,其中最重要的应用形式就是手术机器人。
事实上,在这波人工智能浪潮兴起之前,手术机器人已有约30年的开发应用历史,但相应的成本一直较高。
随着人工智能技术的兴起,手术机器人也面临新的发展。
可以预见,它们的成本将随着技术的普及而逐渐降低,从而惠及更多人。
目前,手术机器人已经能够很好的辅助医生进行手术,特别是在微创手术领域,可以发挥非常有效、精准的作用。
手术机器人可以分为两个层次:一是由医生控制的机器人;二是由医生控制的机器人。
另一种是全自动机器人。
目前,由医生控制的手术机器人系统已经发展得比较成熟,一些具有代表性和竞争性的系统能够体现一定的发展趋势。
首先是达芬奇手术机器人。
目前,达芬奇机器人辅助手术系统是世界上应用最广泛、最成功的手术机器人。
可用于普外科、泌尿外科、胸外科、心血管外科、小儿外科、妇科等。
和其他领域。
达芬奇机器人集成了三维高清视觉、可旋转腕部手术器械、直观运动控制三大特点,让微创技术在外科手术中得到更广泛的应用。
该系统由两部分组成:位于手术室内的手术台和位于手术室外的远程控制终端。
系统中的手术台是一个拥有三个机械臂的机器人,负责对手术台上的患者进行特定的手术。
这些机械臂比人类灵活得多,手臂上的微型摄像头可以穿透人体内部。
同时,机械臂还可以完成某些人类医生难以完成的高难度手术。
在远程终端设备上,计算机最终可以将多个摄像头拍摄的二维图像还原为高清三维图像,以便医生监督或干预手术过程。
技术层面,随着人工智能技术的不断应用,其他强大的新兴手术机器人正在不断挑战“达芬奇”的地位。
二是Verb微创手术机器人。
Verb Surgical 由谷歌母公司 Alphabet 和强生公司联合成立。
其在微创手术机器人领域的旗舰产品是Verb。
Verb微创手术机器人在尺寸、功能、使用安全性、价格等方面均较达芬奇手术机器人有优势。
这种智能手术机器人不仅尺寸更加精致紧凑,而且功能更加多样化和可扩展。
它消除了远程进行手术的想法,让外科医生更接近手术台。
与现有手术机器人相比,未来新型手术机器人将更多地利用人工智能、深度学习和大数据相关技术,导致相应的研发原理和操作流程发生根本性变化。
三是MAKO机械臂手术辅助系统。
2017年,美国整形手术设备制造商史赛克收购了手术治疗公司MAKO,其最关键的技术就是MAKO机械臂手术辅助系统。
该系统主要应用于单髁膝关节置换术和全膝关节置换术,可以进行实时手术。
该系统可以在手术部位切开之前对膝关节的软组织平衡进行更多校正。
它还可以为手术植入物的定位、腿部长度和偏移量提供精确的数据,还可以独立调整髋关节。
关节手术平台提供了扩展的应用。
四、SPORTSurgical机器人手术系统。
该系统是加拿大多伦多泰坦医疗公司开发的项目,其价格比达芬奇手术机器人低很多。
SPORT系统结合了手术台、单切口摄像头、定位和多关节设备,旨在完善机器人手术。
借助该系统,外科医生只需通过一个切口即可进行微创手术。
目前,泰坦医疗主要专注于普外科(胆囊和阑尾切除术)、妇科(良性肿瘤子宫切除术)和泌尿外科三类手术。
值得一提的是,今年8月,泰坦公司宣布已完成与中国龙泰医疗股份有限公司的交易,龙泰医疗成为泰坦公司第一大股东。
当然,医生控制的手术机器人远不止这四种。
国内外众多医疗企业和科研机构不断研发新型手术机器人系统并逐步投入市场。
不过,这种手术机器人仍然需要医生的控制,因此严格来说它并不是完全意义上的机器人。
相比之下,全自动手术机器人技术先进,更能体现智能化的前沿水平。
目前,全自动手术机器人仍处于实验室阶段,但已显示出巨大的发展潜力。
华盛顿儿童国家卫生系统的一个研究小组正在致力于开发可以代替医生双手的自主手术机器人,他们相信这将提高手术的效率和安全性。
今年5月,该团队在著名期刊《科学转化医学》(Science Translational Medicine)上发表了研究成果——智能组织自主手术机器人STAR(Smart Tissue Autonomous Robot)。
这是世界上第一个可以处理软组织的自主手术机器人。
自主手术机器人研究缺乏进展有两个重要的技术原因:一是缺乏区分和监测目标组织器官的可视化系统,二是缺乏能够执行复杂手术任务的智能算法。
不过,STAR内部全新的影像系统架构和智能算法,让它不仅可以制定手术方案,还可以根据影像系统返回的信息来判断组织变化,进而对手术方案做出调整。
为了测试效果,研究团队选择了相对复杂的肠道吻合手术,并在STAR、熟练的外科医生和达芬奇机器人之间进行了实验比较。
从研究论文的结果来看,STAR 在离体和体内吻合方面都显着优于熟练的外科医生和达芬奇手术系统。
目前,STAR自主手术机器人正逐步走向临床阶段。
由此,手术机器人“辅助”或“助手”的地位将得到根本改变,智能机器有望真正接管外科医生的工作,为人类提供手术等治疗服务。
总体而言,在智能诊断、智能治疗领域,人工智能在以下几点上优于人类。
首先,人工智能系统可以通过快速的机器学习不断提高医疗的精准度和准确性。
人类医生对疾病的诊断往往是基于长期的学习,但人工智能可以利用并行算法在更短的时间内进行快速的机器学习。
机器学习的增长速度远远超过人类医生。
也就是说,如果人工智能的诊断速度在几个月前还只是人类诊断速度的百分之几,那么几个月后它的诊断速度就可能接近甚至超过人类。
其次,人类医生在诊断时常常会受到环境、情绪、能量、注意力等内外因素的干扰,而人工智能则不会受到环境、情绪、能量、注意力等因素的干扰。
尤其是在手术过程中,人工智能和机器人的优势会更加明显,能够更好地提高手术质量。
因此,无论是医生控制的机器人还是自主机器人,研发的基本动力都来自于人类提高医疗精准度的内在愿望。