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科普知识-AI在腹腔镜手术机器人中的应用

发布日期:2022-05-24

*腹腔镜手术

想象一下,你做了一次大型开腹手术,需要在腹部做一个相对较大的切口,需要在床上躺上几天甚至更久;而有一种手术只需要进行几个小切口,就能完成手术,在术后的短时间内就能恢复到坐起来,走动甚至出院。这就像是在快速通道上行驶,减少了病人的疼痛和康复时间,让他们更快地回到正常生活。这类手术就是腹腔镜手术。


腹腔镜手术是一种现代化的微创手术技术,通过在腹部进行小型切口,引入腹腔镜和其他微小工具进行内脏手术。这种手术方式避免了传统开放手术中较大的创伤和恢复时间较长的缺点,减少了术后疼痛和并发症的风险。具有微创性、快速康复、精准操作等优势,是现代医疗领域的重要进步之一。

*腹腔镜手术机器人

腹腔镜机器人是一种利用机器人技术辅助医生进行微创腹腔内手术的设备。它的基本原理是“主从遥操作”,即医生在控制台上操控主控制器,通过传感器和计算机系统,控制床旁机械臂上的从手,实现对手术器械的精确控制,并在屏幕上观察实时的腹腔影像。

相比传统腹腔镜手术,机器人手术系统具有更高的精确度和稳定性,可以消除手术中可能存在的人为晃动或颤抖,使得手术操作更加精准。其次,机器人手术系统配备有高清晰度摄像头和放大镜,医生可以通过显示屏观察到更加清晰、细致的手术区域,提高手术的精度和成功率,以直肠全系膜切除术为例,腹腔镜手术机器人在指标上全面优于腹腔镜手术。



*腹腔镜手术机器人中的AI

随着时代的快速发展,AI技术也帮助腹腔镜手术机器人达到了更高的高度。人工智能系统可以在短短几秒内吸收海量的信息,不受时间或记忆衰退的限制,为外科医生提供极具参考性的技术建议。腹腔镜手术机器人中的AI技术主要分为三部分:术前大数据学习辅助诊断,术中实时影像导航和自动化手术操作。

腹腔镜手术机器人中的术前大数据学习辅助诊断是指利用大规模数据集进行机器学习和深度学习,识别病变组织、器官位置、血管分布等信息,根据患者的病例和影像资料来判断患者的疾病情况并制定手术计划。该方法可以分析多种手术方案和操作策略的历史数据,评估不同方案的效果和风险。通过对比分析,系统可以为医生提供最佳的手术方案和操作策略建议,是当今学界的重要研究方向。

腹腔镜手术机器人中的术中实时影像导航是指利用人工智能技术对手术过程中实时采集的影像数据进行配准显示和术中引导,为外科医生提供精准的病患组织器官显示并提供手术路径。通过实时的影像配准和定位功能,识别并标记出关键解剖结构,指引医生准确地定位手术目标,避开重要组织。当前已经有学者在肾脏手术领域实现了通过AR引导下的腹腔镜机器人辅助手术。


腹腔镜手术机器人中的自动化手术操作是指利用人工智能技术实现对手术过程中子任务的自动化执行。根据之前两项技术所提供的精确人体信息,机器人手术系统按照预设的算法和规则,自动执行如缝合、切割等特定的手术操作,实现非人为干涉下的自动手术执行。可以极大的提高医疗资源的利用效率,缓解医疗压力。这也是当前世界上的最前沿研究内容,当前仍在探索和突破中,代表研究有美国霍普金斯大学的自动缝合腔镜手术机器人STAR。


研究方向