透過觀看影片研究人員成功訓練機器人進行手術
在醫療技術的重大飛躍中,研究人員開發了自主手術機器人。 然而,在這些機器真正用於人類之前還有許多問題需要解決。約翰霍普金斯大學和史丹佛大學的研究人員透過觀看視頻,成功訓練了機器人,使其能夠像人類醫生一樣精確地完成手術任務。
這項進展在最近於慕尼黑舉行的機器人學習大會上公佈,標誌著向更自主的手術機器人邁出了重要一步,並可部分解決美國迫在眉睫的外科醫生短缺問題。
機器人輔助手術並非新鮮事。 自1985 年PUMA 560 首次協助進行腦部活檢以來,機器人一直在幫助醫生進行各種手術,包括膽囊切除術、子宮切除術和前列腺手術。 這些機器人在醫生的指導下使用類似操縱桿的控制器,在精細的手術過程中最大程度地減少了人類手部的震顫。
然而,最近的突破將這項技術提升到了一個新的水平。 研究團隊開發的機器人能夠自主執行複雜的外科手術任務,包括操作針頭、打結和縫合傷口。 這些機器人的與眾不同之處在於它們能夠從影片中學習,並在沒有人類幹預的情況下糾正錯誤。
團隊訓練這些機器人的方法與開發ChatGPT 等語言模型的方法類似。 不過,該系統使用的語言不是文字,而是描述機器人抓手位置和方向的語言。
「我們利用機器人在練習縫合墊上執行手術任務的錄影帶建立了訓練模型,」負責指導這項研究的約翰霍普金斯大學惠廷工程學院副教授阿克塞爾-克里格博士向《華盛頓郵報》解釋。 “視訊序列中的每個影像都轉換成數位數據,然後模型將其轉換為機器人動作。”
這種方法大大減少了對醫療程序所需的每個動作進行編程的需要。 訓練有素的機器人在不同的環境中展示了它們的技能,成功地完成了豬肉和雞肉樣本的任務。 “我們開發了一個系統,在這個系統中,你可以像與外科住院醫生對話一樣與機器人對話,”該團隊的博士後研究員金智雄(Ji Woong”Brian”Kim)說。 “你可以說’做這項任務’或’向左移動’和’向右移動’之類的話。”
據美國醫學院協會稱,到2036年,美國預計將缺少1萬至2萬名外科醫生,而開發更多自主手術機器人將有助於解決這個問題。 “我們不是要取代外科醫生。我們只是想讓外科醫生更輕鬆,”克里格博士說。
雖然取得的進展令人印象深刻,但專家表示,在完全自主的手術機器人成為現實之前,仍存在許多挑戰。 「邁阿密大學米勒醫學院(University of Miami Miller School of Medicine)機器人外科主任迪本-J-帕雷赫(Dipen J. Parekh)博士說:”這是一個生死攸關的問題,因此風險非常大。每個病人的解剖結構不同,疾病在病人身上的表現也不同。 “
此外,隨著科技的進步,也引發了有關責任、隱私和使用權的重要問題。 匹茲堡大學醫學中心機器人外科主任Amer Zureikat 博士指出了發生手術失誤時的責任問題。 至少可以說,當多方參與自主手術機器人的開發和使用時,責任的確定將非常複雜,潛在的罪責會延伸到不同的利益相關者,包括主管醫生、人工智慧開發人員、醫院管理部門,甚至機器人製造商本身。
隱私問題也是一個大問題,特別是在使用真實手術影片訓練這些系統方面。 此外,還有關於平等使用該技術的問題,以及外科醫生過度依賴機器人輔助的可能性。