因為技巧的成長，醫療手術在曩昔兩三百年間在平安性、靠得住性，而且加快病人的康復上取得了停頓。好比，1967年人類完成了第一例心臟移植，1975年微創手術涌現，到2010年完成全體面部置換手術。

在曩昔二三十年中，微創手術切實其實成長得異常好，重要得益于微創手術器械、影象等各方面的支持。 我們在做手術之前，對全部手術已有異常好的斷定。怎樣做、若何達到病灶，如何最年夜水平地加重苦楚，加速病人康復，這些都是微創手術的初志。然則，現有微創手術有一個缺陷就是操作絕對艱苦。為懂得決這些成績，在九十年月，手術機械人開端獲得推行。手術機械人有哪些長處？重要可以處理微創手術三個成績。

第一，停止精細操作時，眼睛和手的活動兩個軸之間最好要重合，假如眼睛看一個處所，手往別的一個處所，許多精致的操作就比擬艱苦。 第二，靈活的手術器械，如許許多龐雜的操作包含精密縫合就可以做。第三，視野和舉措可以同時縮小而且除顫。往后，機械人可以經由過程天然腔道進入人體，而且會有許多顯微手術可用機械人做。

二十五年手術機械人之變

早在九十年月， 美國的Computer Motion Inc 宣布了AESOP體系并獲得了FDA認證。它重要經由過程語音辨認來掌握內窺鏡。以后該公司成長了Zeus體系，如許大夫可以坐著操作主機械臂，眼睛的軸跟舉措的軸重合，而且視野和活動同時縮小，以便于操作纖細手術。 達芬奇體系也具有雷同功效，如今它已在臨床獲得普遍運用。

綜不雅曩昔二三十年，手術機械人已從一個簡略的體系成長成明天能停止周詳掌握而且多人協作的體系。在手術機械人范疇，還有許多其他體系，包含骨科和血汗管參與的機械人。

如今，手術機械人成長一日千里。25年前，手術機械人是一新興的技巧，如今，手術機械人曾經逐步普及。然則，它的成績在于：第一，價錢偏高；第二，實用癥不是太全；第三，術中影象和真實的智能方面還未很好的聯合。雖然如斯，手術機械人的市場仍然被看好，手術機械人年均復合增長率在13%閣下，在 2020 年能夠到達 180 億美元的市場范圍，而這些都是絕對比擬守舊的預算。

手術機械人的重要功效是甚么

上面我把手術機械人重要功效給年夜家演示一下。及時手術導航如今在臨床上用得其實不是太廣，但在往后幾年，手術導航和加強實際會有許多成長和運用。由于盤算機視覺包含人工智能， 及時配準，再加上加強實際算法，會有很年夜進步。它所要到達的境地可以用上面的視頻來演示。這是腎臟的部分腫瘤切除。該體系能把術前影象和術中視覺停止三維重構和配準。這不是一個簡略的組合，而是及時跟蹤的，腫瘤的界限都能看得異常清晰。這套體系由帝國理工醫學院開辟，曾經在臨床上有許多運用，特別是在微創泌尿內科。

現有手術機械人可以或許應對的實用癥其實不是太廣，如今重要運用于婦科和泌尿內科， 固然還有骨科。在其他內科范疇，其實不是太多。關于手術機械人，特別是須要精準參與，好比心臟手術、腦神經內科和顯微手術，更須要機械人。然則，在這些范疇，機械人的成長其實不太成熟。在手術機械人范疇，美國切實其實走在了我們后面，特別是Intuitive Surgical。它的下一代產物（達芬奇SP) 曾經閱歷了多年的臨床研討。它重要用于單孔微創手術，也將近推向市場了。

那末市場怎樣樣？全球在用的達芬奇體系機械人年夜概有4000多臺。年夜家可以想一想，中國有若干三甲病院，所以市場只是方才開端，前程異常可不雅。由于這個緣由，世界各地很多始創公司也象雨后春筍一樣成長起來。特別在北美、歐洲，如今在國際也有許多投資公司或許始創公司在結構這一范疇。

又貴、又年夜、又強照樣又小、又靈活、又智能？

從往后的成長偏向來看，我認為我們對機械人的成長要做一些思慮。往后的手術機械人是應當成長得又貴、又年夜、又強照樣又小、又靈活、又智能？應當朝如何的偏向成長？是把價錢做得更高？照樣把裝備做得更普及，讓年夜眾沾恩？

《迷信》機械人子刊在本年3月時，對往后手術機械人的成長做了一些論述。現實上，在主動駕駛范疇，已有絕對應的成長定位。我們把醫用機械人分紅6級。 低級也就是0級——大夫往哪里指，手術機械臂就往哪里走，其實不存在智能功效。第五級是全智能的手術機械人——這時候完整用不著大夫，機械人可以主動診斷，主動停止手術的一切步調。第五等能夠完成嗎？病人接收得了嗎？在司法和倫理方面，能不克不及經由過程？也是值得思慮的成績。

我小我以為，在我有生之年，第五級機械人完成的能夠性其實不年夜。在研討和家當方面，1、2、3、4級醫用機械人更實際。我們要結構在哪一級？與國際臨床需求能不克不及聯合？可否經由過程司法和倫理？這是我們須要斟酌的成績。

第1級機械人可以做一些簡略的幫助。好比在手術進程中若何躲避年夜血管和主要的神經體系。第2級手術機械人可以主動完成大夫指定的一小步調。好比，把血管或其他器官組織停止縫合。縫合常常是機械、反復的步調，未來完整可讓機械人去做。到了第3級，手術機械人便可以把手術傍邊的一個步調主動做了，固然還完整在臨床大夫的掌控當中。第4級手術機械人的程度便可到達普通內科大夫了，但它還沒有對術中龐雜、突發事宜的應對才能，所以還須要有有經歷的大夫在旁邊看著，以防意外。第5級也就是第一流，它完整就象一個主任大夫了，可以全主動停止手術，無需工資干涉。往后25年，機械人會逐步走向更智能化。機械人和智能聯合起來，這是一個異常好的場景。

往后假如我們要在技巧方面結構，也是從1到2、到3、4級去開辟，就須要人機合一。 這是我們研發的一個機械臂，從活動阻力方面看，它是“通明”的，剛柔并具，要用時，用很小的力，乃至用羽毛就可以推進它。所以在平安性、靠得住性、靈活性上，有異常好的機能。

談到人機合一，機械和人如何能力有用協作？一個智者，更多時光是不雅察、懂得人家怎樣說，怎樣做，而不是本身在滾滾不停的說或獨行其是的做。

1960年，英國一個有名的神經內科大夫 William Grey Walter，把電極移植到年夜腦皮層，經由過程思想活動停止掌握。固然這對正常的人機交互不實際，把電極移植到本身的年夜腦皮層，任何大夫也都不會準許。其它有甚么辦法呢？我們可以用年夜腦功效影象或EEG， MEG，和fNIRS。

有一句話叫做“眉頭一皺，計上心來”。這是甚么概念？我們日常平凡不思慮時，年夜腦前額皮層根本沒有甚么旌旗燈號，然則要做一些比擬龐雜的工作時，這里年夜腦皮層的運動就許多。這有甚么感化？好比，大夫在做一個異常龐雜的手術，同時年夜腦皮層被機械人監控。大夫假如認為難度很年夜，覺得異常重要，年夜腦前額皮層就會出現出異常多的運動，這時候機械人停止的幫助就要多一點，讓大夫把舉措慢上去，停止提醒和贊助。假如做手術的時刻輕車熟路，就不須要機械人參與。固然這些如今還只限于基本研討，要把它真正用在手術室內用于人機交互還不實際。

人機合一，必定如果人跟機械人之間停止無機聯合。這是我們試驗室經由過程 EEG, 完整用想象來掌握一個機械人的行走。

固然，做手術時場景更龐雜。畢竟能不克不及經由過程不雅察，懂得內科大夫的做法，把他頭腦里想甚么、想做甚么發掘出來？這就是往后人機交互中很好的研討偏向之一。

一種比擬可行的方法是經由過程眼動儀來完成。眼動儀把紅外光打在眼球上，經由過程反光， 盤算亮點和瞳孔之間的絕對間隔，可以把你看的偏向和留意點測出來。如今眼動儀可以和盤算機屏幕聯合起來，或許用在手機上，臨床上測試也有許多運用。

如今我來做一個試驗，在這張圖片里，有許多方塊，每個方塊里有兩種色彩，在圖中只要一個是黃綠相配，年夜家找找看。

（試驗停止了三次，每次圖片的方塊數目比之前一張多）

我問年夜家一個成績，你在找的時刻，怎樣找？用了甚么戰略？為何第二次比第一次做得好？固然是學得越多做得越快。但在查找傍邊你運用了甚么戰略？是潛認識照樣成心的？先看看我的博士生是怎樣找的？他找第二個和第一個的時刻，看似相差很年夜，其實搜刮戰略現實上沒有轉變。人眼看一張圖片，100毫秒以內眼睛怎樣動，怎樣搜刮曾經立時決議了，這叫并行檢索。眼睛是不動的，全部情形全局概念有了，然后就是一個點一個點停止掃描。人眼在辨認時，在每個點要逗留100毫秒閣下，能力鑒別細節。 由于第一張圖片全部色彩差不多，有黑、黃、綠、紅，這時候沒有更好的戰略，你可以隨機做或許一行一行掃上去，這也是不錯的戰略。到第二幅，他在100毫秒里立時做出決議，由于全部圖片綠色不多，而我們要找的圖案黃綠相間，那末我把一切含綠色的方塊都掃一遍，確定能很快找到最初的目的。這就是他的戰略。

如許的研討關于手術有甚么用？適才提到，AESOP體系用語音掌握內窺鏡，手術室聲響喧鬧，欠好用。假如應用你的視覺信息，內窺鏡怎樣挪動便可以全主動化，隨你志愿而掌握。由于我曉得你想看哪里，下一步怎樣走，都懂得到了。這是我們的一套機械人演示體系，這里有一個眼動儀，做的時刻一向丈量大夫的眼動。面臨分歧的大夫，機械臂會有分歧的反響，似乎曉得你想怎樣做，曉得怎樣贊助你，聚焦在最好視野。我第一次試用這個體系時，異常驚奇，感到機械人一下活了起來，這就是往后機械人如何能懂得操作者，變得智能化。

手術機械人成長前沿

適才提到，古代手術機械人有很多可以改良的處所，比擬粗笨，不智能化。第一，如何把它智能化？這是我們做的一套體系，很小。這是它的超柔臂，也能夠做單孔、多孔，和經天然腔道。因為腔道異常狹小，要停止異常精致的手術操作比擬難。我們也有蛇形手術機械人。經由過程柔性、蛇形機械人進入體內，把內窺鏡做得異常柔嫩，但又完整可控。

由于很多多少疾病源于天然腔道，對疾病的晚期醫治很有遠景。 蛇形機械人可以把影象加出來，好比磁共振，超聲，CT斷層掃描，也能夠把細胞層面聯合起來，好比顯微影象。這是共聚焦成像，停止光活檢。往后的醫學必定是晚期診斷晚期醫治，輔以精準手術。晚期病灶常常異常小，應用手術機械人加上影象，一邊手術邊，一邊及時把腫瘤界限檢測出來。往后手術中看見的不會長短常年夜的器械，而長短常靈活、無處不在的機械人手術器械。

結語

最初，要強調的是：25年之前，手術機械人切實其實是一個新興事物，這一階段的重要目標是若何把手術機械人用起來，處理一些成績。往后25年，手術機械人的成長偏向是：第一，智能化。所謂的智能化其實不是簡略的用人工智能能處理，普通人工智能處理不了的成績，就用深度進修。深度進修在手術運用上要比擬留意，由于每一個人的病癥紛歧樣， 體內情況紛歧樣，沒有 “年夜數據”去供給機械進修、練習。 機械人的智能更多在于人和機械的無機聯合。人和機械二者聯合，相互懂得，智能銜接。第二，機械方面，若何把機械臂做小，做周詳，剛柔并具，這是往后值得做的器械。第三，傳感影象聯合起來，包含力、觸覺反應和顯微及時影象。

假如能把這幾點做好，做精了，往后25年，手術機械人在臨床上會用得愈來愈多，由于它能處理一些如今弗成處理的成績。臨床上也可以或許助力成長精準醫學。在精準醫學中，精準手術會先行一步，這一切須要手術機械人、影象、傳感、人工智能、盤算機視覺周全成長，也須要年夜家一路研討、運用、家當化、和臨床推行上協作盡力。