融合高分辨率成像技術(shù)與深度學習算法 自主機器人做眼部手術(shù)成功率大幅提升
來源：科技日報 時間：01-21 作者：劉霞
科技日報記者 劉霞
美國約翰斯·霍普金斯大學科學家研發(fā)出一款新型自主機器人系統(tǒng)，有望精準完成視網(wǎng)膜靜脈插管術(shù)，為治療嚴重眼疾開辟新路徑。該研究在先進的機器人控制技術(shù)基礎(chǔ)上，融合了高分辨率成像技術(shù)與深度學習算法，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·機器人》雜志。
視網(wǎng)膜靜脈阻塞是一種致盲性眼病，當眼球后部感光組織——視網(wǎng)膜中的靜脈被堵塞時，會導(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)生將一根極細的針精準插入受阻靜脈，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，手術(shù)精度要求極高，手動操作難度極大，稍有不慎便可能損傷脆弱的視網(wǎng)膜。
新研發(fā)的自主機器人系統(tǒng)可在微米級尺度上穩(wěn)定執(zhí)行插管任務(wù)，確保針頭準確進入目標血管，同時最大限度避免組織損傷。研究顯示，在靜止眼球中，機器人成功插管的比例達90%；在動態(tài)模擬條件下仍保持83%的成功率。尤為關(guān)鍵的是，系統(tǒng)能可靠識別針尖何時接觸并順利進入靜脈。
該系統(tǒng)配備兩個專用于眼部微創(chuàng)手術(shù)的機器人，分別持針與操作工具。硬件上集成了3種深度學習模型，經(jīng)訓練后能實時追蹤針尖運動、識別解剖結(jié)構(gòu)，并自主規(guī)劃最優(yōu)路徑，確保精準穿刺。目前，團隊已在離體豬眼上開展測試，部分實驗還模擬了活體呼吸帶來的周期性眼球微動。
團隊表示，視網(wǎng)膜靜脈插管術(shù)所需的操控精度須小于100微米，遠超人類手部生理能力。這一突破表明，借助機器人與人工智能，最精細的眼科手術(shù)已可實現(xiàn)部分自動化，且具備安全性、準確性與可復(fù)制性。但要真正應(yīng)用于臨床，還需進一步在活體動物及人體試驗中驗證其有效性與安全性。