自上世紀(jì)90年代美國Intuitive Surgical公司推出DaVinci手術(shù)機(jī)器人以來，機(jī)器人輔助手術(shù)已成為全球醫(yī)療技術(shù)創(chuàng)新的重要方向。近年來，AI深度學(xué)習(xí)模型，尤其是“transformer”架構(gòu)的突破，為手術(shù)機(jī)器人從“機(jī)械助手”進(jìn)化到“智能合作者”提供了全新路徑。霍普金斯大學(xué)團(tuán)隊(duì)借助這一代AI模型，率先推出了基于真實(shí)數(shù)據(jù)訓(xùn)練的、能自主分析、決策和糾錯(cuò)的AI驅(qū)動(dòng)手術(shù)機(jī)器人，加速邁向自主外科手術(shù)新時(shí)代。

一、技術(shù)體系與創(chuàng)新模式：SRT-H的AI核心與系統(tǒng)集成

霍普金斯大學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的新一代AI手術(shù)機(jī)器人，名為SRT-H（Surgical Robot Transformer-Hierarchical），以DaVinci機(jī)器人作為硬件平臺(tái)，將類ChatGPT的兩級transformer AI模型深度集成到手術(shù)決策和動(dòng)作執(zhí)行全過程。

其核心創(chuàng)新體現(xiàn)在：

1. 高低層分工的AI決策系統(tǒng)

SRT-H的高層AI模塊負(fù)責(zé)“理解任務(wù)和全局規(guī)劃”，可以分解和統(tǒng)籌整個(gè)手術(shù)流程。低層AI則專注于把高層指令轉(zhuǎn)化為具體的機(jī)械臂動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)毫米級的精確操作。這一分層設(shè)計(jì)賦予機(jī)器人靈活適應(yīng)不同解剖結(jié)構(gòu)和突發(fā)情況的能力，突破了以往只能按既定路徑執(zhí)行的局限。

2. 模仿學(xué)習(xí)與多模態(tài)訓(xùn)練機(jī)制

團(tuán)隊(duì)選定美國常見的膽囊切除手術(shù)作為突破口，將其分解為17個(gè)標(biāo)準(zhǔn)步驟，利用豬的膽囊和肝臟樣本反復(fù)演示操作。AI系統(tǒng)通過分析17小時(shí)、數(shù)萬次手術(shù)操作視頻及機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)，加上專家的語言注釋，實(shí)現(xiàn)“看視頻學(xué)手術(shù)”的模仿學(xué)習(xí)。SRT-H不僅能精準(zhǔn)模仿，還能實(shí)時(shí)理解人類語音反饋，如“把夾子往上移一點(diǎn)”，在操作中不斷調(diào)整和提升。

3. 真實(shí)場景自適應(yīng)與自我修正能力

與以往機(jī)器人只能在高度受控環(huán)境下操作不同，SRT-H可在組織結(jié)構(gòu)存在差異、視覺信息受干擾等多變場景下穩(wěn)定工作。實(shí)驗(yàn)中，機(jī)器人能自主識(shí)別和糾正操作中的失誤，實(shí)現(xiàn)類似人類外科醫(yī)生“邊做邊學(xué)、邊糾正”的效果，體現(xiàn)了AI驅(qū)動(dòng)機(jī)器人設(shè)備在復(fù)雜手術(shù)環(huán)境下的高適應(yīng)性與可靠性。

二、實(shí)驗(yàn)過程與性能評估：AI機(jī)器人手術(shù)的真實(shí)考驗(yàn)

在具體實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)讓一名訓(xùn)練有素的研究助理通過DaVinci機(jī)器人多次完成膽囊切除，采集海量視頻、動(dòng)作和注釋數(shù)據(jù)。SRT-H在這些數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上訓(xùn)練后，面對未見過的新樣本，膽囊切除成功率達(dá)100%。機(jī)器人能精準(zhǔn)識(shí)別膽囊相關(guān)導(dǎo)管與血管，準(zhǔn)確放置夾子、完成切割，并能應(yīng)對各種組織和環(huán)境變異。與人類外科專家相比，SRT-H的手術(shù)結(jié)果同樣精準(zhǔn)，只是在操作速度上略慢。

在多輪重復(fù)實(shí)驗(yàn)和模擬緊急場景下（如染色劑改變組織外觀、初始位置調(diào)整等），AI機(jī)器人表現(xiàn)出高度穩(wěn)定性和魯棒性。此外，SRT-H能與人類醫(yī)生進(jìn)行語言互動(dòng)，獲取即時(shí)建議并將其內(nèi)化為操作經(jīng)驗(yàn)，展現(xiàn)出自我進(jìn)化能力。

盡管如此，完全實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化尚需時(shí)日。例如在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)需要更換手術(shù)工具時(shí)，AI機(jī)器人還需請求人類輔助。盡管完全無人值守的手術(shù)尚未達(dá)到成熟，但人機(jī)協(xié)作已經(jīng)走向高度智能。

三、未來展望

霍普金斯大學(xué)AI驅(qū)動(dòng)手術(shù)機(jī)器人的突破，不僅體現(xiàn)在算法和技術(shù)層面，更對醫(yī)療行業(yè)的生產(chǎn)關(guān)系與服務(wù)模式帶來深遠(yuǎn)影響。一方面，可以提升手術(shù)安全性與一致性。相比傳統(tǒng)人控手術(shù)，AI機(jī)器人能24小時(shí)保持高水準(zhǔn)、無疲勞、無情緒波動(dòng)的“操作一致性”，減少人為失誤，降低術(shù)后并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)。特別是在膽囊切除等每年高達(dá)70萬例的常規(guī)手術(shù)中，AI機(jī)器人可顯著提升大規(guī)模手術(shù)安全和質(zhì)量基線。另一方面，促進(jìn)醫(yī)學(xué)知識(shí)下沉與醫(yī)療資源普惠。全球醫(yī)療水平高度不均。通過遠(yuǎn)程部署AI手術(shù)機(jī)器人，借助先進(jìn)算法賦能本地手術(shù)團(tuán)隊(duì)，能夠讓全球更多患者受益于頂級醫(yī)療技術(shù)，推動(dòng)醫(yī)療公平。同時(shí)，這為手術(shù)培訓(xùn)和新醫(yī)生培養(yǎng)提供了全新范式：初學(xué)者可與AI機(jī)器人“共學(xué)共進(jìn)”，通過自然語言交互獲得個(gè)性化反饋，形成“導(dǎo)師+AI助手+學(xué)生”的多元化協(xié)作。

參考文獻(xiàn)：

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[2]Jill Rosen.Robot performs first realistic surgery without human help[EB/OL].(2025-07-10). https://hub.jhu.edu/2025/07/09/robot-performs-first-realistic-surgery-without-human-help/.

[3]Andrew Court. AI-trained robot completes groundbreaking gall bladder operation with 100% success: ‘The future is bright’[EB/OL].(2025-07-12). https://nypost.com/2025/07/12/science/ai-trained-robot-completes-groundbreaking-gall-bladder-operation-with-100-success-the-future-is-bright/.