由香港中文大學(中大)工程學院與醫(yī)學院組成的多學科研究團隊成功研發(fā)人工智能驅動的手術機械人自動化新技術,並全球首次完成了多功能手術自動化的活體動物驗證。研究文章已刊登於權威期刊《Science
Robotics》。
手術機械人在全球已完成數百萬次微創(chuàng)手術。下一代智能化自動手術機械人將有望顯著提升手術效率及一致性,並緩解醫(yī)療資源壓力。
研究負責人及中大計算機科學與工程學系助理教授竇琪表示:「傳統(tǒng)手術自動化的方法往往依賴額外傳感器的輸入或基於人工預定義的規(guī)則和模型,這大大限制了其臨床應用的價值。我們利用了創(chuàng)新的人工智能技術,研發(fā)用於手術機械人自動化的具身智能框架,實現(xiàn)了全球首個數據驅動的純視覺解決方案?!?/p>

竇琪介紹研究項目詳情。(圖片來源:中大)
該框架能實時分析內窺鏡圖像,無需任何額外傳感器??蚣芮擅钫狭讼冗M的視覺基礎模型、強化學習和視覺伺服控制技術,確保各類手術任務能精準、高效及安全地自主操作。其中,基於基礎模型的視覺感知系統(tǒng)能準確地對各種手術場景進行理解和深度估計。透過強化學習的控制策略,在團隊自主研發(fā)的手術具身智能模擬器SurRoL中完成訓練,訓練完成的策略可直接遷移部署至真實世界機械人系統(tǒng)。
研究團隊採用高度還原臨床手術環(huán)境的活體動物模型對人工智能系統(tǒng)進行嚴格測試。系統(tǒng)成功完成了外科醫(yī)生在實際手術中經常執(zhí)行的動作,包括組織牽拉、紗布抓取、血管夾閉等多項自主手術操作。
負責動物實驗的中大醫(yī)學院外科學系助理教授葉瀚智表示:「這標誌著人工智能驅動的機械人手術自動化技術在多功能及多環(huán)境條件下的重大突破。我們的系統(tǒng)展現(xiàn)出卓越的普及能力,即便面對組織形態(tài)差異、光照條件變化等環(huán)境挑戰(zhàn),仍能維持穩(wěn)定可靠的操作性能?!?/p>
這項技術有望讓自動化機械臂成為外科醫(yī)生的「第三隻手」,在複雜手術過程中提供智能輔助。透過人工智能助手承擔常規(guī)重複的操作任務,該系統(tǒng)將顯著減輕外科醫(yī)生的工作負擔,提升整體手術效率,並縮短患者手術時間。
頂圖:中大工程學院與醫(yī)學院組成的多學科研究團隊成功研發(fā)人工智能驅動的手術機械人自動化新技術,並全球首次完成了多功能手術自動化的活體動物驗證。(圖片來源:中大)