三星首尔医院人形手术辅助机器人演示会
听懂语音指令,识别并递交、回收工具
2029年从内窥镜辅助开始首次临床试验
“请给我血管夹(用于夹闭血管的手术器械)。”
16日,在首尔江南区三星生命逸院站大厦举行的“人形手术辅助机器人公开演示会”上,主刀医生下达指令后,站在左侧的机器人随即开始行动。机器人在手术器械中识别出指定工具,并递交给主刀医生。使用完毕后,主刀医生说“把工具拿走”,机器人便识别主刀医生手臂的位置,接过工具并收走。
16日,在首尔江南区三星生命逸院站大厦举行的三星首尔医院“人形手术辅助机器人公开演示”活动上,担任手术室护士角色的人形机器人(左)正从托盘上拿起腹腔镜手术器械,准备递给主刀医生。Park Jeongyeon记者
View original image对面的机器人一只手持内窥镜,另一只手握着牵引器。随着“跟随”的指令下达,显示器中的内窥镜画面便跟随手术器械移动。手术台上放着一副山羊肝脏。一名医生和两台人形机器人通过夹闭并切断胆囊管,摘除了胆囊。
三星首尔医院当天首次公开了正在研发的人形手术辅助机器人。这是由保健福祉部和韩国保健产业振兴院K-Health未来推进团支持的“韩国版ARPA-H”项目,计划在截至2029年12月的54个月内投入138.35亿韩元政府研发经费。联盟“ORchestra”中,Rainbow Robotics负责制造机器人本体,AIDIN Robotics负责研发夹爪和机械手。成均馆大学和首尔大学负责人工智能,国立癌症中心、全北大学医院等负责数据采集与实证。
从远程手术到“单人手术”
演示分三个阶段进行。第一阶段由1台人形机器人进行远程手术操作,另2台提供辅助。医生移动操控装置时,远处的机器人便以双臂同步模仿动作。
第二阶段演示中,远程手术机器人退出,由人类主刀医生站在其位置。一名医生仅在2台人形机器人的辅助下完成手术,即“单人手术(Solo surgery)”。其中一台机器人担任手术室护士,能够听懂语音指令,递交工具后再进行回收和整理。另一台机器人则担任助理医生,同时负责维持内窥镜视野及牵引组织。医院表示,这是全球首次公开两台人形手术辅助机器人与人类医生协作实施手术的场景。
16日,在首尔江南区三星生命逸院站大厦举行的三星首尔医院“人形手术辅助机器人公开演示”活动上,主刀医生将手术器械置入腹腔镜手术模拟装置进行操作。担任助手医生角色的人形机器人正手持腹腔镜内窥镜维持视野。Park Jeongyeon记者
View original image据研究团队介绍,在实验室评估中,机器人抓取5类手术器械的成功率达到100%,递交成功率为98.7%。接到语音指令后,可在2秒内开始动作。主导手术辅助机器人研发的三星首尔医院耳鼻喉科教授Jeong Yonggi解释称:“关键不在于递交一次工具便结束,而在于完成‘请求→递交→使用→回收→整理’这一完整的工具循环。”
第三阶段演示公开了AIDIN Robotics的多关节机械手。演示人员戴上手套式操控装置并活动手部后,机械手便抓住并拉动用于开腹手术的牵引器。每个关节均装有传感器,抓握器械的力度将积累为数据。研究团队计划在项目结束时将该机械手应用于手术室。
16日,在首尔江南区三星生命逸院站大厦举行的三星首尔医院“人形手术辅助机器人公开演示”活动上,AIDIN Robotics研究员双手佩戴手套式遥控操作装置,操控人形机器人的多关节机械手。记者Park Jeongyeon
View original image手术室人手短缺的替代方案……“经济性也具前景”
人形手术辅助机器人的研发背景,是手术室面临的人手短缺问题。地方及中小医院难以招聘熟练的手术辅助人员,在夜间及紧急手术时,人员缺口更为明显。研究团队表示,若由机器人承担递交工具、手持内窥镜等简单重复性工作,可减轻医护人员负担。
研究团队认为,人形机器人有望在降低人力成本负担的同时填补人员空缺。Jeong教授称:“要让一名手术室护士的岗位得到24小时覆盖,需要5个人。即使仅按每人5000万韩元年薪计算,每年也要2.5亿韩元,机器人的引进成本不会高于这一金额。若机器人能完整承担一名护士的职责,运营仅一年便可收回投资成本。”
16日,在首尔江南区三星生命一院站大厦举行的三星首尔医院“人形手术辅助机器人公开演示”活动上,3台人形机器人围绕手术模拟装置演示远程手术操作。身着手术服的机器人根据背部标识,分别担任手术护士(左)、内窥镜及牵引辅助(中)和远程手术主刀(右)。Park Jeongyeon记者供图
View original image速度、出血环境与制度建设仍是课题
距离商业化仍有诸多难关需要跨越。当天,机器人的工具递交和回收速度慢于人类。Jeong教授表示:“目前尚未达到人类的速度,但在项目结束时,它将成为速度足以媲美人类的诊疗辅助机器人。”
如何在出血等真实手术环境中确保人工智能的安全性,也是课题之一。对于感知组织张力后进行拉动的精密牵引,以及切开、缝合等高难度手术操作,仍需进一步研究。人形机器人进入手术室后应适用的法律和制度标准,目前也尚未建立。
研究团队计划以2029年开展首次临床试验为目标,按照维持内窥镜、适配腹腔镜视野、组织牵引的顺序逐步扩大应用范围。目标手术包括胆囊切除术和垂体肿瘤切除术,计划在4家医院开展临床试验。
Jeong教授表示:“赋予手术辅助机器人何种角色,将决定其引进时间。仅承担手持内窥镜的角色,在项目结束前后便有望充分纳入临床应用。”
三星首尔医院人形手术辅助机器人研发团队。右起为耳鼻喉科教授Jeong Yonggi、整形外科教授Bae Juyeong、智能医疗机器人研究中心教授Jeong Gyuhwan、移植外科教授Oh Namgi。三星首尔医院供图
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