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探索软机器人如何彻底改变微创手术

导读 《科学》杂志上发表的一篇概述论文探讨了人工智能 (AI) 在医疗机器人中的应用,其中 Kaspar Althoefer 教授的科学研究揭示了灵活且适...

《科学》杂志上发表的一篇概述论文探讨了人工智能 (AI) 在医疗机器人中的应用,其中 Kaspar Althoefer 教授的科学研究揭示了灵活且适应性强的手术机器人彻底改变手术程序的潜力。

近年来,机器人辅助微创手术(RAMIS)取得了重大进展。这些系统利用细长的器械通过小切口进行手术,为外科医生提供改进的人体工程学和 3D 视觉。然而,当前的 RAMIS 平台由于其刚性组件设计而经常面临限制,这使得进入身体的某些区域具有挑战性,并可能导致组织损伤。

软机器人技术为这些挑战提供了一个有前景的解决方案。通过利用可以变形、弯曲、收缩和改变刚度的材料,软机器人可以更加灵活和安全地执行外科手术。这些机器人可以针对不同的身体部位和应用而设计,包括诊断和干预。

例如,我们开发了一种流体驱动的软机器人系统,以提高耳部治疗期间患者的舒适度,并精确地将针引导到所需的注射部位。软机器人在诊断胃肠道病理学方面也具有巨大潜力,因为这些组织具有柔韧性和高度可变形性。最近的一次演示展示了一种用于内窥镜检查的胶囊机器人,它利用外翻导航和软变形机制。

“我们于 2012 年启动的欧盟项目 STIFF-FLOP 在推进 RAMIS 软体机器人技术方面发挥了至关重要的作用。当时我创造了 STIFF-FLOP 这个术语,如今它被用来描述由以下部件组成的软体机器人操纵器: “生物相容性硅橡胶,内部有充气室。世界各地的研究人员现在将这种类型的机器人称为 STIFF-FLOP 机械手,或者简称为 STIFF-FLOP,我很高兴向机器人界介绍这个术语,”Althofer 说道。

“此外,最先进的机器学习技术允许对患者腹腔内的软机器人进行直观的远程操作,而触觉系统使外科医生能够与机器人和软组织环境进行交互。”

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