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否eil Thomas 真希望他能在从结肠切除 6 厘米癌性肿瘤的手术中保持清醒。 2022 年 6 月，他是首批接受威尔士大学医院新机器人系统手术刀的人之一。而且，作为一家软件公司的创始人，他对这项技术很感兴趣。
托马斯的外科医生詹姆斯·安塞尔 (James Ansell) 曾经会弯腰在他的病人身上进行手术。 相反，他戴着 3D 眼镜站在剧院另一侧的控制台后面。 他的双手抓住了两个操纵杆，控制着四只机械臂，它们紧紧地抱在托马斯失去知觉的身体周围。
“我的同事前几天对我说，这感觉像是在作弊，”安塞尔说。 “我们已经做了很多年了：以一个尴尬的角度站在床边，大汗淋漓，因为这确实是一项对体力要求很高的手术。 [Now,] 坐下来，外科医生没有压力。 这非常简单。”
自 2001 年被引入手术室以来，机器人彻底改变了手术实践。现在，它们在世界各地的医院中随处可见。 据总部位于加利福尼亚州的制造商 Intuitive Surgical 称，最多产的设备达芬奇每年用于 150 万次手术。
现在，结合人工智能和其他新技术，工程师们正在开发先进的机器人技术，以预示着外科手术的另一个新时代——而这一次，外科医生在手术室中的角色可能会完全改变。
尽管机器人在外科手术中被用于执行各种任务，但它们作为腹腔镜检查工具（也称为锁孔手术）的使用引起了医学界内外的最多关注。 锁孔手术通过较小的切口进行手术，减少了患者恢复所需的时间。 这随后减少了患者感染的机会，从而加速了他们的康复。
没有机器人，锁孔手术需要非常高的技能水平。 外科医生需要以尴尬的角度进行手术，将手向与他们希望仪器在体内移动的方向相反的方向移动。 有了机器人，外科医生可以执行更复杂的手术，否则这些手术可能需要进行开放式手术，他们承受的身体压力更小，而且他们需要的培训时间也更少。 此外，他们越来越擅长使用机器人。
“一些患有涉及骨盆后部血管的超晚期疾病的患者可能仍会接受开放手术，”曼彻斯特的结直肠外科医生 Deena Harji 说，“但我们开始看到一些非常早期的病例研究表明他们开始将机器人方法应用于他们，至少是部分应用。 20 年前机器人技术刚刚起步时，那个群体还没有资格进行机器人操作。 但随着我们积累了经验和知识，我们可以为真正复杂的患者提供机器人手术。”
外科医生受到身体能力的限制，他们学习和提高的潜力也受到限制。 这就是为什么工程师们希望机器人系统与人工智能相结合能够超越人类外科医生的技能，从而产生更一致的结果，并减少错误。
去年，美国约翰霍普金斯大学的工程师们离实现这一目标又近了一步。 在他们所说的外科手术中最精细的程序之一中，他们的智能组织自主机器人（Star）将四头猪的断肠末端缝合在一起——同时它们处于麻醉状态。 据工程师称，它的表现优于人类外科医生。 “我们的研究结果表明，我们可以将手术中最复杂和最微妙的任务之一自动化，”机械工程助理教授兼该项目负责人 Axel Krieger 当时表示。
The Star 的手术并不是机器人第一次在手术中进行一定程度的自主操作。 例如，TSolution-One 设备（以前称为 RoboDoc）已获得 FDA 批准，可以根据外科医生的计划准备人体四肢进行关节置换。 Star 手术的特别之处在于它使用锁孔手术完成了任务——世界首创。
由于设备可以收集大量数据，因此手术机器人技术为工程师提供了引入自主性的好机会。 智能系统一旦开发出来，就可以使用这些数据进行自我学习。 从理论上讲，随着它收集越来越多的数据，它执行的每个操作都会变得更好。 这可以帮助医疗保健组织“标准化”运营结果。
制造另一种手术机器人 Versius 的 CMR Surgical 的首席医疗官 Mark Slack 说，制造商直到现在都未能利用这些数据。 这就是为什么他们和参与 Star 项目的研究人员都在争先恐后地尽可能多地收集和处理。 “数据、数据、数据，”Slack 说。 “这些数据具有巨大的未开发潜力。”
尽管 Star 团队取得了成功，但现在预测医院会很快进行自主手术还为时过早。 工程师谈论“自治水平”。 对于机器人设备，问题不在于它是否自主； 问题是 如何 它可以是自治的。 在没有人类帮助的情况下，星系统只完成了完整手术的一小部分。 事实上，它甚至需要人类使用荧光标记来引导它的运动。 “你不应该称之为自主手术，”布达佩斯奥布达大学智能机器人学副教授 Tamás Haidegger 说。 “这是自动化一个特定的手术子任务。”
Haidegger 做出了他认为是另一个重要的区分——像 Star 这样的系统所需的复杂性与医院使用的设备之间的区别。 他说，研究环境中的标准实验室最佳实践通常达不到临床环境的安全和设计标准。
为了在临床环境中使用，制造商需要能够准确解释他们的设备是如何工作的，这对开发人工智能的人来说仍然是一个挑战。 包括英国和欧盟在内的世界各国政府也正在制定即将推出的针对人工智能的法规。 自主手术机器人也需要遵守这些规定。
根据 Haidegger 的说法，这对制造商来说是一个非常昂贵的过程，以证明他们的设备符合监管要求。 每个设备都需要获得每个新手术领域的批准，一次一个，这已经减缓了当今使用的人工操作机器人的采用。 商业制造商需要做更多的工作才能确定潜在利润是否值得研发成本。 “它不会在一夜之间彻底改变医疗设备，”Haidegger 说。
小号外科医生和工程师们经常说，手术机器人技术源于美国军方的野心，即在不让外科医生受到伤害的情况下为受伤的前线士兵进行手术。 几十年后，医疗保健网络仍未将远程手术作为一种常见的实践方法。 然而，出于研究目的，它已经完成了。 例如，在 2001 年，纽约的一名医生对法国的一名患者进行了手术，这就是众所周知的林德伯格手术。 但这样的程序依赖于有线或类似的稳健连接——士兵在战场上无法访问的连接。 如果连接丢失，甚至速度变慢，机器人可能会伤害患者。
有人希望更快的网络可以降低这种风险。 而在 2019 年，一家中国医院声称已经成功地通过无线 5G 网络进行了世界上第一个远程外科手术。 但根据约翰霍普金斯大学电气与计算机工程教授金康的说法，网络的速度或带宽影响不大。 “通讯、互联网、电源——很多东西都可能不稳定，”他说。 “我认为这始终是一个问题。”
目前，手术室的技术进步很可能会以对现有实践模型进行微小改进的形式出现。 参与 Star 项目的 Haidegger 和 Kang 都认为，机器将有助于在短期内改善患者的治疗效果。
目前的机器人使用摄像头为外科医生提供 3D 图像，他们可以通过耳机或控制台查看这些图像。 较新的设备正在通过增强现实视觉效果增强该信息。 例如，最新的达芬奇机器人提供了二次“超声波”视图。 借助人工智能，机器人甚至可以识别并突出显示外科医生可能遗漏的重要信息，这在放射学领域已经发生了。
对于预算紧张的组织，包括 NHS，手术机器人的成本仍然是一个令人望而却步的因素。 Da Vinci 的成本约为 160 万英镑（该公司不愿确认具体价格，表示这取决于买家的个人要求。）CMR Surgical 的 Versius 成本在 120 万至 150 万英镑之间。 这在过去二十年里几乎没有变化，并且不包括培训和维护的额外成本，每年可以是初始投资的 10%。
不过，越来越多的信托公司开始购买它们，相信与机器人手术相关的更短恢复时间可以降低医院的总体成本。 牛津大学医院首席财务官 Jason Dorsett 表示，这种益处对于头颈癌患者尤其明显，否则他们可能需要长时间的术后住院。 NHS 的卫生经济学部门正在继续对此进行评估。
无论是否具有成本效益，外科医生都同意机器人系统使他们更容易执行更复杂的手术，同时最大限度地减少患者的疤痕。 尼尔·托马斯 (Neil Thomas) 是前科技企业家，他的结肠肿瘤于 2022 年 6 月被切除，手术后仅两天就可以出院。
诊断时，托马斯一直在接受铁人三项赛的训练。 手术三个月后（根据医生的指示），他能够恢复训练。 首先跑一英里，三天后再跑几次。 在他的手术中使用的机器人只在他的腹部留下了一小块几乎察觉不到的疤痕。 “你什么都看不见，”他说。 “我认为恢复非常好。”
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