新質(zhì)觀察|當機器人拿起手術(shù)刀:人機共生的醫(yī)療新紀元

  澎湃新聞   2024-12-17 08:51:32

我們不妨從一個令人印象深刻的畫面開始:

手術(shù)室內(nèi),燈光柔和卻精確地聚焦在患者身上,一臺精密的手術(shù)機器人正有條不紊地操作著機械臂,完成組織縫合。它的動作穩(wěn)定、流暢,甚至帶著一種超越人類極限的精準感。周圍的醫(yī)生屏息凝視,監(jiān)控每一個細節(jié)。

這并不是科幻電影的場景,而是由美國研發(fā)的STAR(智能組織吻合機器人)系統(tǒng)完成的一次突破性手術(shù)。這種機器人不僅能感知手術(shù)環(huán)境的變化,還能自主調(diào)整策略,以應(yīng)對復(fù)雜的操作需求。在動物實驗中,它的精準度和穩(wěn)定性甚至已經(jīng)超過了人類外科醫(yī)生。

中國的自主手術(shù)機器人研究同樣不甘落后。北航團隊設(shè)計的機器人,能夠在實驗室模型上自主完成傷口閉合和拆釘任務(wù),精度達到0.21毫米(相當于一根發(fā)絲的直徑)。盡管尚未全面進入臨床,但技術(shù)積累和突破已為未來埋下伏筆。

從全球到中國,手術(shù)機器人正在以不同的路徑探索智能醫(yī)療的邊界。這些機器人讓我們看到一個前所未有的未來:機器不再僅僅是工具,而是醫(yī)生的智能伙伴。

我最近參觀了北京智源人工智能研究院,在那里我見到了科技與醫(yī)學(xué)交融的一幕。他們與領(lǐng)視智遠聯(lián)合研發(fā)的全球首款智能心臟超聲機器人,不僅首次在真人身上實現(xiàn)了自主心臟超聲掃查,而且精準程度足以與資深心臟超聲醫(yī)生比肩。

心臟超聲,聽起來不過是一次普通的檢查,但其中的技術(shù)難度卻足以讓很多年輕醫(yī)生“聞之色變”。心臟的跳動從未停歇,而在這個動態(tài)、復(fù)雜的環(huán)境中,捕捉清晰、準確的超聲影像猶如“射擊移動的靶子”。醫(yī)生需要穩(wěn)住探頭,實時調(diào)整角度,同時確?;颊叩氖孢m性。更大的難題在于,這是一項消耗體力的工作。一位資深醫(yī)生告訴我:“如果連續(xù)操作一上午,到12點的時候,我的右手早已疲憊到難以準確捕捉信號?!?/p>

而這款智能心臟超聲機器人,像一位永不疲倦的助手,始終保持精準、穩(wěn)定的操作。它通過精密的機械臂和先進算法,可以高速計算并實時調(diào)整,即便面對患者心臟的不規(guī)則跳動,也能第一時間捕捉到清晰的影像。同時,它將操作的力度控制在4牛以內(nèi),帶來比人類更高的舒適性。

更令人欣慰的是,研發(fā)團隊從未想著用這臺機器人取代醫(yī)生。他們的目標從始至終是“做醫(yī)生的右手”。一位研發(fā)人員對我說:“醫(yī)生是不可或缺的靈魂,而我們的機器人,是幫助他們擺脫疲勞的伙伴。機器不會累,它可以無限次操作,為醫(yī)生爭取專注于復(fù)雜診斷和決策的時間?!?/p>

這一理念,讓我對未來醫(yī)療有了新的期待:這不是機器與人的對立,而是技術(shù)與人性的協(xié)作。正如這款心臟超聲機器人所展現(xiàn)的,它的使命不是取代,而是與人類并肩,守護生命。

從“延伸工具”到“智能助手”

20世紀初,醫(yī)療領(lǐng)域迎來了機器人技術(shù)的萌芽。最初,這些冷冰冰的機械裝置并沒有過人的智慧,它們更像是“醫(yī)生手臂的延伸”,幫助完成更精準的操作。而其中的佼佼者,無疑是被譽為“外科手術(shù)史第三次革命”的達芬奇手術(shù)機器人。

2000年,達芬奇手術(shù)機器人獲得美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)的正式批準,開啟了手術(shù)機器人的商業(yè)化時代。經(jīng)過二十多年的發(fā)展,這套系統(tǒng)已完成多次技術(shù)迭代,成為全球范圍內(nèi)應(yīng)用最廣泛的手術(shù)機器人。達芬奇的機械臂以極高的精確度模仿人類手臂的運動,幫助外科醫(yī)生完成從前列腺切除到心臟搭橋等極為復(fù)雜的微創(chuàng)手術(shù)。這一突破,不僅讓手術(shù)更加安全,還讓患者的恢復(fù)期顯著縮短。

盡管達芬奇堪稱一場醫(yī)療奇跡,它的“靈魂”卻始終掌握在醫(yī)生手中。這套系統(tǒng)為醫(yī)生提供了前所未有的穩(wěn)定性、靈活性和清晰的三維視野,但從本質(zhì)上,它仍是一個依賴醫(yī)生操控的工具,無法脫離人為指引。

隨著人工智能的崛起,手術(shù)機器人正在經(jīng)歷一場蛻變。從最初的機械“延伸工具”到如今逐漸擁有自主能力的“智能助手”。2023年7月,北京大學(xué)第三醫(yī)院骨科主任李危石教授團隊,完成了一次引人注目的手術(shù)——全球首例脊柱椎板機器人自主識切手術(shù)。手術(shù)中,機器人完成了手術(shù)路徑的個性化智能規(guī)劃,并通過精準的生物組織特征識別,實現(xiàn)了對脊柱椎板的自主切削。它的表現(xiàn),不僅提高了手術(shù)的精準度和效率,更將傳統(tǒng)的定位輔助推進到了智能決策、自主操作的新高度。

與此同時,在大洋彼岸,斯坦福大學(xué)與約翰霍普金斯大學(xué)的研究團隊也在重新定義醫(yī)療機器人的可能性。他們聯(lián)合開發(fā)了一種具備“模仿學(xué)習”能力的手術(shù)機器人。這臺機器人并沒有通過傳統(tǒng)的指令輸入學(xué)習技能,而是像一位勤奮的學(xué)生般,通過觀看專家外科醫(yī)生的視頻,掌握了包括提起組織、拾取針頭、縫合打結(jié)等一系列復(fù)雜的外科操作。令人驚嘆的是,它不僅能夠模仿,還能將這些技能轉(zhuǎn)化為自己的操作邏輯,自主完成高難度任務(wù)。

跨越的障礙:技術(shù)、倫理與成本

盡管手術(shù)機器人在技術(shù)上日新月異,它們的普及之路卻并非一帆風順。這是一條伴隨挑戰(zhàn)與思考的漫漫長途,復(fù)雜的手術(shù)場景、倫理抉擇與現(xiàn)實成本交織在一起,讓這項看似閃耀著未來之光的技術(shù)背后,暗涌著不易察覺的難題。

技術(shù)的桎梏是手術(shù)機器人必須跨越的第一重障礙。在手術(shù)室中,那些瞬息萬變的場景對機器人感知能力提出了極限挑戰(zhàn)。在那里,人體組織的實時變化、細微而快速的血流波動,以及呼吸的起伏波動,這些看似微不足道的動態(tài)細節(jié),常常超越了機器人算法的精確邊界。尤其在復(fù)雜的多任務(wù)手術(shù)中,例如同時移除腫瘤并修復(fù)受損組織,手術(shù)機器人的表現(xiàn)顯然還無法企及人類外科醫(yī)生那種直覺般的敏銳與多維度的協(xié)調(diào)能力。

而技術(shù)之外,還有更深的倫理考驗。當一臺冷靜無情的機器進入手術(shù)室,成為左右生死的關(guān)鍵角色,人們不禁要問:如果手術(shù)失敗,責任由誰承擔?責任究竟歸屬于哪一方?是研發(fā)機器人的技術(shù)團隊、操作機器人的醫(yī)生,抑或是毫無情感的機器本身?更重要的是,患者是否愿意將自己的生命托付給一臺金屬與代碼構(gòu)成的鋼鐵之軀,而不是溫暖的雙手?

一位曾接受機器人輔助手術(shù)的患者這樣回憶:“當醫(yī)生告訴我,這臺機器將幫助完成手術(shù)時,我感到既期待又忐忑。它真的能像醫(yī)生那樣,理解我的身體嗎?”這些問題,藏在冰冷的手術(shù)臺后,卻無法輕易用代碼或算法解答。從倫理爭議到逐步接受,這條信任之路需要時間鋪就。機器人在這一場域中扮演何種角色,仍需人類社會不斷討論與探索。

最后,現(xiàn)實的成本問題如一塊巨石,橫亙在普及之路上。如今,一臺達芬奇手術(shù)機器人售價大約在2000萬—3000萬元,被譽為“手術(shù)機器人中的蘭博基尼”。而這僅僅是初始投入,后續(xù)的維護費用也令人望而卻步,每關(guān)機一次就會因為液氮蒸發(fā)損失近60萬元。對于資金有限的中小型醫(yī)療機構(gòu)來說,這樣的高昂成本無疑是門檻。未來,只有當生產(chǎn)和維護費用大幅降低,手術(shù)機器人才有可能從少數(shù)精英醫(yī)院的“科技標配”,走向更多患者身邊的“治病利器”。

未來的醫(yī)療:人機共生的圖景

盡管挑戰(zhàn)重重,手術(shù)機器人正在為醫(yī)療的未來開辟出一片全新的疆域。一幅人與機器共生的圖景正逐漸清晰,勾勒出一個更智能、更高效的醫(yī)療世界。

想象一下,一個偏遠的小鎮(zhèn)上,醫(yī)療資源匱乏,患者無法得到及時治療。以往,這樣的狀況可能意味著生命的危險。此時,借助5G和云計算的力量,一臺手術(shù)機器人聯(lián)通著千里之外的頂級醫(yī)療專家。他們可以通過實時網(wǎng)絡(luò)操作,為患者完成一場復(fù)雜的手術(shù)。從醫(yī)生的指令到機器人精準的動作傳遞,幾乎不見延遲。未來,這樣的遠程手術(shù)不僅可能成為現(xiàn)實,甚至可以進一步進化到完全自主的境地。機器人或許會利用自己的人工智能算法獨立完成任務(wù),而遠在另一端的醫(yī)生只需監(jiān)督和決策即可。

但手術(shù)機器人的潛力不僅僅在于跨越距離的便利,更在于它們賦予醫(yī)療前所未有的個性化能力。每個病人的身體狀況、病史和實時數(shù)據(jù)都是獨一無二的,而未來的機器人將不僅是執(zhí)行者,更是醫(yī)療方案的設(shè)計師。通過深度學(xué)習和實時數(shù)據(jù)分析,它們能夠為每位患者量身定制最優(yōu)的治療路徑。從術(shù)前規(guī)劃到術(shù)中調(diào)整,甚至術(shù)后的康復(fù)建議。這種智能不再是簡單的算法執(zhí)行,而是一種與人類醫(yī)生協(xié)作的創(chuàng)造力,讓治療決策更精準、更個性化。

或許最令人著迷的,是未來手術(shù)室的智慧化轉(zhuǎn)型。當手術(shù)機器人擁有更高水平的自主性,整個手術(shù)室也會成為一個自主調(diào)節(jié)與動態(tài)優(yōu)化的智能化平臺。機器人不僅會完成手術(shù),精準地執(zhí)行每一步操作;還能根據(jù)實時反饋調(diào)整治療方案,甚至通過機器學(xué)習不斷優(yōu)化后續(xù)操作。醫(yī)生、機器人和患者之間將形成一種動態(tài)協(xié)作的關(guān)系。手術(shù)室里不再只是人類與冷冰冰的機器共處,而是人與技術(shù)相輔相成的溫暖場景:機器的智能補全了人類的局限,而人類的直覺和經(jīng)驗則指引著技術(shù)的方向。

這個未來并非遙不可及。在技術(shù)、倫理和成本等問題逐步解決后,我們將迎來一場真正意義上的醫(yī)療革命。那將是一個智慧與關(guān)懷并存的時代,人與機器相輔相成,共同為生命的質(zhì)量開創(chuàng)新的高度。

讓我們回到最初的問題:當手術(shù)機器人拿起手術(shù)刀,究竟是喜是憂?當機器人逐漸成為手術(shù)室中的重要角色,這種未來不僅僅是對外科醫(yī)生技能的延伸,更是一種嶄新的醫(yī)療范式的誕生。機器人將幫助醫(yī)生從重復(fù)勞動中解放出來,更專注于高難度的決策。正如美國科幻作家阿西莫夫所說:“真正先進的技術(shù)總是帶著魔法般的光芒?!痹谧灾魇中g(shù)機器人身上,這種魔法正在變成現(xiàn)實。

或許不久的將來,當人們談起某次成功的手術(shù)時,會自豪地說:“我的手術(shù),不只是人類醫(yī)生完成的?!?/p>

(作者胡逸為大數(shù)據(jù)工作者)

責編:李傳新

一審:李傳新

二審:楊丹

三審:楊又華

來源:澎湃新聞

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