實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。圖片來源：物理學(xué)家組織網(wǎng)

美國約翰斯·霍普金斯大學(xué)科學(xué)家研發(fā)出一款新型自主機(jī)器人系統(tǒng)，有望精準(zhǔn)完成視網(wǎng)膜靜脈插管術(shù)，為治療嚴(yán)重眼疾開辟新路徑。該研究在先進(jìn)的機(jī)器人控制技術(shù)基礎(chǔ)上，融合了高分辨率成像技術(shù)與深度學(xué)習(xí)算法，展現(xiàn)出卓越的感知與反饋能力。相關(guān)成果發(fā)表于新一期《科學(xué)·機(jī)器人》雜志。

視網(wǎng)膜靜脈阻塞是一種致盲性眼病，當(dāng)眼球后部感光組織——視網(wǎng)膜中的靜脈被堵塞時(shí)，會(huì)導(dǎo)致視力急劇下降甚至喪失。目前，視網(wǎng)膜靜脈插管術(shù)被視為一種極具前景的治療手段。醫(yī)生將一根極細(xì)的針精準(zhǔn)插入受阻靜脈，注入溶栓或抗血管異常生長的藥物。但視網(wǎng)膜靜脈的直徑與人類發(fā)絲相當(dāng)，手術(shù)精度要求極高，手動(dòng)操作難度極大，稍有不慎便可能損傷脆弱的視網(wǎng)膜。

新研發(fā)的自主機(jī)器人系統(tǒng)可在微米級(jí)尺度上穩(wěn)定執(zhí)行插管任務(wù)，確保針頭準(zhǔn)確進(jìn)入目標(biāo)血管，同時(shí)最大限度避免組織損傷。研究顯示，在靜止眼球中，機(jī)器人成功插管的比例達(dá)90%；在動(dòng)態(tài)模擬條件下仍保持83%的成功率。尤為關(guān)鍵的是，系統(tǒng)能可靠識(shí)別針尖何時(shí)接觸并順利進(jìn)入靜脈。

該系統(tǒng)配備兩個(gè)專用于眼部微創(chuàng)手術(shù)的機(jī)器人，分別持針與操作工具。硬件上集成了3種深度學(xué)習(xí)模型，經(jīng)訓(xùn)練后能實(shí)時(shí)追蹤針尖運(yùn)動(dòng)、識(shí)別解剖結(jié)構(gòu)，并自主規(guī)劃最優(yōu)路徑，確保精準(zhǔn)穿刺。目前，團(tuán)隊(duì)已在離體豬眼上開展測試，部分實(shí)驗(yàn)還模擬了活體呼吸帶來的周期性眼球微動(dòng)。

團(tuán)隊(duì)表示，視網(wǎng)膜靜脈插管術(shù)所需的操控精度須小于100微米，遠(yuǎn)超人類手部生理能力。這一突破表明，借助機(jī)器人與人工智能，最精細(xì)的眼科手術(shù)已可實(shí)現(xiàn)部分自動(dòng)化，且具備安全性、準(zhǔn)確性與可復(fù)制性。但要真正應(yīng)用于臨床，還需進(jìn)一步在活體動(dòng)物及人體試驗(yàn)中驗(yàn)證其有效性與安全性。

（原標(biāo)題為《融合高分辨率成像技術(shù)與深度學(xué)習(xí)算法，自主機(jī)器人做眼部手術(shù)成功率大幅提升》）