近日，人工智能技术在手术机器人领域的研发再创里程碑——一款经过深度训练的双臂手术机器人成功掌握了缝合技术，在模拟皮肤上连续缝制六针，这标志着其距离协助外科医生执行此类精密任务又迈出了坚实一步。这一突破性进展由美国加州大学伯克利分校的研究团队完成，并通过一段引人注目的视频得以展现（来源：COURTESY OF KEN GOLDBERG）。这款双臂手术机器人在实验中，以精细的操作将针线穿梭于模拟伤口的假皮肤组织之间，从一个机械手臂精确传递至另一个机械手臂，同时保持线的稳定张力。尽管当前许多手术已借助机器人辅助进行，如疝气修补和冠状动脉搭桥手术，但这些机器人尚无法完全取代外科医生的角色。而此项最新研究则预示着手术机器人有望在未来承担起更为复杂的自主操作任务，例如缝合。
“对机器人学而言，缝合是一项极具挑战性的操作。”加州大学伯克利分校研究员、实验室主任肯·古德伯格教授强调。在实际操作中，诸如针头等光滑且反光物体可能干扰机器人的图像传感器，而像皮肤与线这类可变形材质在受戳刺和穿引时的反应也难以被计算机准确模拟。然而，该款机器人通过一对相机捕捉环境信息，并经由神经网络训练后，能够精准识别针头位置，运用运动控制器规划并执行缝合过程中所有六个关键动作。
参与该项目的医生兼研究员丹亚尔·费尔博士表示，尽管我们离实现机器人在手术室独立完成伤口及器官缝合还有一段漫长的道路，但部分缝合过程的自动化已展现出巨大的医疗应用潜力。“缝合往往是手术流程的最后一环，此时医生往往最为疲劳，若缝合不当，可能导致愈合时间延长以及一系列并发症的发生。”费尔博士指出。鉴于缝合工作的高度重复性，古德伯格和费尔认为这项工作非常适合自动化处理。
古德伯格提出：“将缝合工作交给机器人无疑为医生减轻了负担，但关键在于能否证明这种自动化能带来更好的缝合效果，如更快速的愈合、更少的疤痕？这是我们关注的核心问题。”
目前，虽然该机器人在理想条件下完成了六次完整的缝合，但在整个试验阶段平均只能成功缝合约三次，这意味着其性能仍有限制。此外，测试仅限于较为简单的平面伤口，而非肘部或关节等复杂部位。并且，实验全程均在模拟皮肤材料——医学训练中常用的假体上进行，尚未在真实器官组织或动物皮肤上验证。
约翰斯·霍普金斯大学未参与此次研究的机器人专家阿克塞尔·克里格教授对此项成果给予高度评价，特别是在机器人识别并抓取针头，以及在两个机械手臂间转移针头的能力方面。他表示：“这就像在浩瀚之中寻针，难度极高，他们取得的成绩令人印象深刻。”
克里格教授领导的实验室同样致力于手术机器人缝合技术的研发，采用了一种不同的方法。伯克利研究团队利用达芬奇研究工具包打造其机器人系统，主要用于腹腔镜手术；而克里格教授的实验室则自主研发了智能组织自主机器人（STAR），并在2022年发表的一篇论文中展示了STAR能在猪肠上成功缝合，尤其值得注意的是，机器人克服了识别动物组织颜色的难题。
未来，两位研究者均有各自的挑战清单，旨在进一步提升手术机器人的功能。克里格希望优化外科医生操控机器人的便利性，并让其学会使用更细小的缝合线。古德伯格期待其实验室的机器人能够在复杂伤口上成功缝合，并能更快、更准确地完成缝合任务。下一步，该实验室计划从模拟皮肤测试转向动物皮肤实验，首选目标为鸡，因其易于获取且无需特殊批准即可用于实验。
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