【中國機械人首上手術台】宇樹G1遠程操刀 活豬膽囊切除 00後博士生登Nature

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當一部身高僅1.52米、體重27公斤的人形機械人,被搬上手術枱做微創腹腔鏡手術,究竟是醫療自動化的重大突破,還是只不過一場實驗室噱頭?

美國加州大學聖地牙哥分校(UCSD)團隊公佈,成功以中國機械人企業宇樹科技(Unitree)製造的G1人形機械人,透過遠程遙控操作,完成兩宗活豬腹腔鏡膽囊切除手術,團隊形容這是全球首次由通用型人形機械人完成活體外科手術的案例,相關研究已刊登於學術期刊《Nature》。

「00後」博士生主理 設計遠程操控框架

今次實驗的核心設計者,是UCSD電機及電腦工程學系博士生梁澤楷(Lucas Zekai Liang),研究由該系教授Michael Yip領導的實驗室進行,並與外科學系合作。團隊構建一套名為「LapSurgie」(機械人暱稱「Surgie」)的遠程操控框架,透過視覺標記與即時反向運動學運算,將主刀醫生的手部動作精準映射至機械人手臂上,令原本沒有固定機械支點的人形機械人,都能夠模擬專用手術機械人的穩定操作角度。團隊又為G1設計專用轉接介面,令其可以抓握醫院常用的腹腔鏡手術器械,完成切割、夾持及取出膽囊等完整流程。

兩種模式測試 雙機協作全程無人手介入

團隊今次共進行兩場實驗:第一場由一部機械人主刀、旁邊由人類醫生從旁協助;第二場則由兩部G1機械人協同操作,一部負責持鏡觀察,另一部負責主刀操作器械,過程中完全沒有人手直接介入。兩場手術均未有中途轉為傳統腹腔鏡或開腹手術,第二場出現輕微膽汁滲漏及輕微出血,經處理後順利解決。據研究團隊公佈的數據,第二場雙機械人協作手術耗時較短,機械人重新調整位置的次數亦較少,反映團隊操作經驗提升後,效率有所改善;惟具體所需時間及調整次數,暫未見於獨立轉述報道中有一致確認的數字,讀者宜以論文原文為準。

成本遠低於專用手術機械人 惟延遲同校準仍待解決

現時醫院主流使用的專用手術機械人系統,造價動輒逾百萬美元,機身重量以噸計,需要專門改裝手術室才可以安裝。相比之下,宇樹G1屬於市面有售的通用型人形機械人,體積輕巧、售價僅屬專用系統的一個零頭,團隊認為這種低部署成本,有望令機械人輔助手術未來擴展至資源較有限的醫療機構。除主刀外,G1亦具備遞送器械、整理手術室等輔助功能。不過研究亦坦承,現階段技術仍有明顯限制:操控信號存在延遲,加上機械人手臂因應動物呼吸及機身輕微移位,需要頻繁重新校準,兩者都是邁向臨床應用前必須解決的技術難關。團隊強調,今次實驗全程依賴人手遙距操控,機械人本身並無自主判斷能力。

項目 第一場(單機+人類協助) 第二場(雙機協作)
操作模式 單機械人主刀,人類醫生從旁協助 兩部機械人協作,全程無人手介入
手術結果 順利完成,未見重大併發症 順利完成,出現輕微膽汁滲漏及出血,經處理後解決
是否中轉手術方式
效率趨勢 基準表現 耗時及重新調整次數均按團隊公佈數據呈下降趨勢

今次實驗仍屬動物實驗階段,未涉及人類病人,研究團隊亦明確指出延遲同校準等技術問題有待解決。人形機械人能否真正走入手術室,成敗最終仍要視乎後續臨床驗證同技術成熟度。

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撰文:經一編輯部