外科醫(yī)生遠(yuǎn)程操控人形機(jī)器人，完成全球首例活豬手術(shù)

人形機(jī)器人已成功為活體動(dòng)物實(shí)施了膽囊摘除手術(shù)，這項(xiàng)前所未有的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)引發(fā)廣泛關(guān)注。不過，這些機(jī)器人并非能夠獨(dú)立替代醫(yī)生的自主系統(tǒng)，而是由經(jīng)驗(yàn)豐富的外科醫(yī)生通過遠(yuǎn)程操控完成了全部操作，展現(xiàn)出人機(jī)協(xié)作的全新可能。

在一項(xiàng)已發(fā)表于《自然》雜志的臨床前試驗(yàn)中，這些遠(yuǎn)程操控的人形機(jī)器人通過微創(chuàng)手術(shù)，成功為兩頭活體豬完成了膽囊摘除。研究人員認(rèn)為，若該方案未來通過臨床驗(yàn)證并應(yīng)用于人體手術(shù)，外科醫(yī)生便可借助人形機(jī)器人，在缺乏條件部署昂貴專用手術(shù)機(jī)器人的小型醫(yī)院或診所，遠(yuǎn)程開展機(jī)器人輔助手術(shù)。

加州大學(xué)圣地亞哥分校醫(yī)學(xué)院外科助理教授劉尚磊在接受校方媒體采訪時(shí)表示："它的成本只是專用系統(tǒng)的一小部分，占用的手術(shù)室空間也極為有限，因此非常便于部署，無論是偏遠(yuǎn)農(nóng)村、戰(zhàn)場(chǎng)，還是太空環(huán)境，都具備應(yīng)用潛力。"

此次實(shí)驗(yàn)使用的是由中國頭部機(jī)器人企業(yè)宇樹科技（Unitree）生產(chǎn)的G1人形機(jī)器人。其中，手部功能基本缺失的最低配版本起售價(jià)為13,500美元，另需支付300至1,200美元不等的運(yùn)費(fèi)；而若加裝靈巧機(jī)械手等關(guān)鍵升級(jí)配件，總價(jià)可輕松突破67,000美元。

盡管如此，這類人形機(jī)器人的價(jià)格仍遠(yuǎn)低于Intuitive Surgical旗下的達(dá)芬奇手術(shù)系統(tǒng)——后者的售價(jià)從50萬美元到數(shù)百萬美元不等。

專用手術(shù)機(jī)器人的重量也可達(dá)約800千克，占用大量手術(shù)室空間。相比之下，宇樹G1機(jī)器人身高約1.5米，重量?jī)H約27千克，在偏遠(yuǎn)地區(qū)的小型診療機(jī)構(gòu)中或許更具適用優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)然，達(dá)芬奇系統(tǒng)已獲得美國食品藥品監(jiān)督管理局及多個(gè)國家醫(yī)療監(jiān)管機(jī)構(gòu)的批準(zhǔn)，并經(jīng)歷了針對(duì)多種手術(shù)類型的大量臨床驗(yàn)證。相比之下，由外科醫(yī)生遠(yuǎn)程操控的人形機(jī)器人仍處于實(shí)驗(yàn)階段，即便此次臨床前研究已成功在活體動(dòng)物身上完成了手術(shù)操作。

加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究團(tuán)隊(duì)專門為這臺(tái)昵稱為"Surgie"的人形機(jī)器人定制了物理適配器，使其能夠持握手術(shù)器械，并開發(fā)了相應(yīng)軟件，將人手的自然動(dòng)作流暢地轉(zhuǎn)化為對(duì)機(jī)器人腕部手術(shù)工具的精準(zhǔn)控制。

手術(shù)操作通過一套控制臺(tái)完成：外科醫(yī)生頭戴立體聲顯示頭盔，實(shí)時(shí)觀察手術(shù)視野，并通過腳踏板控制手部動(dòng)作與手術(shù)器械之間的聯(lián)動(dòng)狀態(tài)。第一臺(tái)活豬手術(shù)中，有一名人類外科醫(yī)生在旁協(xié)助；第二臺(tái)手術(shù)則由兩臺(tái)遠(yuǎn)程操控機(jī)器人協(xié)同完成。

然而，此次實(shí)驗(yàn)也暴露出人形機(jī)器人應(yīng)用于遠(yuǎn)程手術(shù)的現(xiàn)實(shí)局限。團(tuán)隊(duì)在手術(shù)過程中需要多次暫停，每次長達(dá)數(shù)分鐘，用于重新校準(zhǔn)機(jī)器人精度或手動(dòng)調(diào)整機(jī)器人本體及手臂位置。這導(dǎo)致整臺(tái)手術(shù)耗時(shí)"遠(yuǎn)超使用現(xiàn)有專用手術(shù)系統(tǒng)的正常時(shí)長"。

此外，宇樹G1機(jī)器人臂展僅約450毫米，而成年人的臂展通常在1.6至1.8米之間，這一先天局限制約了遠(yuǎn)程操作的靈活性。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)范圍的不足，加上手術(shù)中頻繁校準(zhǔn)的需求，顯著增加了手術(shù)團(tuán)隊(duì)的認(rèn)知負(fù)擔(dān)與操作壓力，距離理想狀態(tài)仍有較大差距。

Q&A

Q1：用于手術(shù)的人形機(jī)器人和達(dá)芬奇手術(shù)系統(tǒng)有什么區(qū)別？

A：主要差異體現(xiàn)在成本、體積和審批狀態(tài)三方面。達(dá)芬奇手術(shù)系統(tǒng)售價(jià)從50萬美元到數(shù)百萬美元不等，重量約800千克，已獲FDA批準(zhǔn)并經(jīng)過大量臨床驗(yàn)證。而此次實(shí)驗(yàn)使用的宇樹G1人形機(jī)器人售價(jià)最高約67,000美元，重量?jī)H約27千克，體積更小，部署更靈活，但目前仍處于臨床前實(shí)驗(yàn)階段，尚未獲得醫(yī)療監(jiān)管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)。

Q2：手術(shù)中人形機(jī)器人"Surgie"是怎么操控的？

A：外科醫(yī)生通過一套遠(yuǎn)程控制臺(tái)操控機(jī)器人，頭戴立體聲顯示頭盔實(shí)時(shí)查看手術(shù)視野，用腳踏板控制手部動(dòng)作與手術(shù)器械的聯(lián)動(dòng)狀態(tài)。研究團(tuán)隊(duì)還專門為機(jī)器人定制了持械適配器，并開發(fā)了將人手動(dòng)作轉(zhuǎn)化為器械控制信號(hào)的專用軟件。

Q3：人形機(jī)器人手術(shù)目前存在哪些主要局限？

A：目前主要存在三大局限：一是手術(shù)過程中需要多次暫停進(jìn)行重新校準(zhǔn)或調(diào)整機(jī)器人位置，導(dǎo)致手術(shù)時(shí)間大幅延長；二是宇樹G1機(jī)器人臂展僅約450毫米，遠(yuǎn)小于人類正常臂展，限制了操作靈活性；三是頻繁校準(zhǔn)和運(yùn)動(dòng)范圍受限顯著增加了手術(shù)團(tuán)隊(duì)的認(rèn)知負(fù)擔(dān)，整體體驗(yàn)有待優(yōu)化。