近日,中國(guó)在手術(shù)機(jī)器人具身智能領(lǐng)域迎來(lái)重要技術(shù)突破。8月5日,香港中文大學(xué)召開新聞發(fā)布會(huì),正式宣布由該校多學(xué)科團(tuán)隊(duì),攜手中國(guó)手術(shù)機(jī)器人企業(yè)康諾思騰(Cornerstone Robotics),成功開發(fā)出全球首個(gè)手術(shù)機(jī)器人多功能自動(dòng)化具身智能平臺(tái),并在康諾思騰自主研發(fā)的Sentire思騰?腔鏡手術(shù)機(jī)器人上,完成了全球首例臨床場(chǎng)景下的自主手術(shù)驗(yàn)證。
相關(guān)研究成果以《Surgical Embodied Intelligence for Generalized Task Autonomy in Laparoscopic Robot-assisted Surgery》為題,發(fā)表在機(jī)器人領(lǐng)域權(quán)威期刊《Science Robotics》,該期刊由《Science》雜志旗下出版,最新影響因子為27.5,五年影響因子達(dá)32.9,是全球機(jī)器人研究領(lǐng)域最具影響力的學(xué)術(shù)平臺(tái)之一。這是中國(guó)自主研發(fā)的腔鏡手術(shù)機(jī)器人在具身智能領(lǐng)域首次完成活體動(dòng)物實(shí)驗(yàn),并驗(yàn)證多任務(wù)自主操作與人機(jī)協(xié)作能力,驗(yàn)證了算法的通用性與系統(tǒng)的臨床可行性,將引領(lǐng)行業(yè)朝著更智能、更協(xié)同、更普惠的方向加速演進(jìn)。
本研究構(gòu)建了一種面向手術(shù)任務(wù)自動(dòng)化的具身智能新范式——VPPV(Visual Parsing, Perceptual Regressor, Policy Learning, Visual Servoing Controller),通過(guò)融合視覺(jué)基礎(chǔ)大模型的穩(wěn)健感知能力、強(qiáng)化學(xué)習(xí)范式的策略泛化能力,以及AI策略與傳統(tǒng)控制的分層融合架構(gòu),使手術(shù)機(jī)器人自主操作在穩(wěn)定性、靈活性與可迭代性方面實(shí)現(xiàn)新突破。區(qū)別于傳統(tǒng)手術(shù)自動(dòng)化方法中,對(duì)額外傳感器輸入或基于人工預(yù)定義規(guī)則與模型依賴的局限性,該研究成果是全球首創(chuàng)的手術(shù)具身智能框架,兼具全景感知、多任務(wù)泛化、精細(xì)伺服閉環(huán)以及人機(jī)協(xié)同的功能特點(diǎn),可大幅降低研發(fā)與臨床應(yīng)用門檻,為下一代智能手術(shù)助手樹立新標(biāo)桿。研究團(tuán)隊(duì)基于自主研發(fā)的開源仿真平臺(tái)SurRoL訓(xùn)練出多項(xiàng)具備泛化能力的AI策略,并成功實(shí)現(xiàn)“零樣本遷移”,該平臺(tái)集成多模態(tài)感知、真實(shí)物理建模與多任務(wù)操作訓(xùn)練,覆蓋手術(shù)機(jī)器人控制接口、仿真環(huán)境與強(qiáng)化學(xué)習(xí)引擎。
為了更接近真實(shí)的手術(shù)環(huán)境,研究團(tuán)隊(duì)分別使用離體豬胃組織(保留完整的胃網(wǎng)膜血管)和約30公斤活體豬模型進(jìn)行了嚴(yán)格的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),兩次實(shí)驗(yàn)均由康諾思騰自主研發(fā)的Sentire思騰?腔鏡手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)完成。在活體動(dòng)物驗(yàn)證階段,實(shí)驗(yàn)采用了創(chuàng)新的"監(jiān)督自主性(supervised autonomy)"安全模式,使用Sentire思騰?腔鏡手術(shù)機(jī)器人的高清立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng),無(wú)需任何額外傳感器,即自主完成了紗布拾取、軟組織牽引和血管夾閉等機(jī)器人手術(shù)輔助核心任務(wù)的操作,體現(xiàn)出高度的環(huán)境適應(yīng)性、操控穩(wěn)定性,以及臨床轉(zhuǎn)化的巨大潛力,為“人機(jī)共創(chuàng)”的具身智能外科手術(shù)協(xié)作模式提供現(xiàn)實(shí)支撐。
康諾思騰聯(lián)合創(chuàng)始人、首席技術(shù)官兼首席運(yùn)營(yíng)官王澤睿博士作為本次研究的通訊作者表示:“Sentire思騰?腔鏡手術(shù)機(jī)器人作為本次研究的核心系統(tǒng)之一,具備機(jī)械架構(gòu)、電氣架構(gòu)、軟件架構(gòu)、機(jī)器人算法、圖像信號(hào)處理以及高等能量控制等全棧自研的核心技術(shù),這套商業(yè)整機(jī)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)為AI自主方案在動(dòng)態(tài)手術(shù)環(huán)境中的穩(wěn)定部署和高精度運(yùn)行提供了有力的保障?!?/p>
他進(jìn)一步指出:“康諾思騰始終堅(jiān)持全棧自研與垂直整合的研發(fā)戰(zhàn)略,我們的底層技術(shù)、軟硬件自主開發(fā)及系統(tǒng)集成優(yōu)勢(shì),使核心產(chǎn)品系統(tǒng)架構(gòu)具備卓越的可擴(kuò)展性,展現(xiàn)出獨(dú)特的AI就緒及AI友好特性。這不僅支持算法快速適配和部署,也確保機(jī)器人系統(tǒng)能夠靈活應(yīng)對(duì)不同任務(wù)需求與組織場(chǎng)景,真正為智能化手術(shù)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)平臺(tái)。”
作為本項(xiàng)研究的技術(shù)協(xié)作方,康諾思騰團(tuán)隊(duì)與香港中文大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)密切配合,成功在自主研發(fā)的Sentire思騰?腔鏡手術(shù)機(jī)器人上完成了算法部署和在體驗(yàn)證。這一成果不僅驗(yàn)證了平臺(tái)的開放架構(gòu)與高度兼容性,更標(biāo)志著AI手術(shù)輔助技術(shù)正加速走出實(shí)驗(yàn)室,進(jìn)入臨床轉(zhuǎn)化的前沿。
康諾思騰創(chuàng)始人、首席執(zhí)行官歐國(guó)威教授表示:“我們始終相信,科研與產(chǎn)業(yè)的深度融合是推動(dòng)高端醫(yī)療裝備技術(shù)突破的關(guān)鍵動(dòng)力。此次合作不僅驗(yàn)證了具身智能算法在商用手術(shù)機(jī)器人平臺(tái)上的實(shí)際落地能力,也體現(xiàn)出其在手術(shù)自動(dòng)化領(lǐng)域的巨大應(yīng)用潛力??抵Z思騰將繼續(xù)攜手全球科研與臨床伙伴,共同探索復(fù)雜任務(wù)自動(dòng)化、人機(jī)協(xié)作新范式與智能系統(tǒng)監(jiān)管機(jī)制,加速推動(dòng)具身智能手術(shù)機(jī)器人走向真實(shí)臨床?!?/p>
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