自主手術(shù)機器人行業(yè)研究報告-清華五道口

【摘要】行業(yè)圖譜研究是本中心科技成果轉(zhuǎn)化研究的一項子課題，目標(biāo)定位于清晰理解前沿科技成果的技術(shù)核心、科創(chuàng)企業(yè)的技術(shù)競爭力及科研工作者的研究進度，從而助力科技成果轉(zhuǎn)化效率的提升。行業(yè)圖譜研究將以系列形式展開，選取國家戰(zhàn)略重點科技領(lǐng)域的商業(yè)實現(xiàn)對手術(shù)過程中的環(huán)境感知、信息處理和任務(wù)執(zhí)行，從而提高手術(shù)自主手術(shù)機器人正處于技術(shù)進步、臨床需求等因素驅(qū)動下快速發(fā)展階段。自主手術(shù)機器人主要應(yīng)用于簡單重復(fù)，并且任務(wù)量很大的手術(shù)子任務(wù)，比如縫合等。自主手術(shù)機器人的關(guān)鍵技術(shù)涵蓋感知系統(tǒng)、決策在全球范圍內(nèi)，以美國北卡羅來納大學(xué)威明頓分校等研究機構(gòu)研代表，正引領(lǐng)著自主手術(shù)機器人的快速發(fā)展。這些系統(tǒng)通過集成光學(xué)相機、近紅外熒光成像等多源感知技術(shù)，以及基于深度學(xué)習(xí)的組織識別與跟蹤算法，實現(xiàn)了對手術(shù)環(huán)境的實時感知；并采用基于規(guī)則或強化學(xué)習(xí)的智能規(guī)劃算法，對縫合等關(guān)鍵手術(shù)步STAR系統(tǒng)在動物實驗中展現(xiàn)出優(yōu)于人工縫合的精確性和穩(wěn)定性。根在國內(nèi)，以北航和北郵為代表的研究團隊在手術(shù)自主化領(lǐng)域有相應(yīng)的研究和嘗試，其中的感知系統(tǒng)主要是根據(jù)雙目攝像頭進行設(shè)計。盡管相關(guān)的研究已經(jīng)發(fā)表，但是目前的自主化的手術(shù)任務(wù)，比如手術(shù)切口閉合、手術(shù)中組織表面血液移除，相較簡單。同時，目前國內(nèi)的研究只停留于實驗室模型驗證階段，需要進一步的動物實驗和臨床實尤其在感知、決策和執(zhí)行層面的精準(zhǔn)度和魯棒性方面；二是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范亟需建立，涵蓋功能安全、倫理道德等方方面面；三是臨床驗證有待加強，需在實際手術(shù)環(huán)境下全面評估其安全性和有效性；四是法律法規(guī)和商業(yè)模式尚不明晰，影響產(chǎn)業(yè)化進程。基于上述原因，當(dāng)下還沒未來，隨著人工智能、微納制造等共性技術(shù)的進步，以及手術(shù)機器人專用芯片、精密傳感器等關(guān)鍵元器件的國產(chǎn)化，自主手術(shù)機器人有望在精準(zhǔn)度、微創(chuàng)化、智能化等方面取得重大突破，并逐步在泌尿、婦科、普外等臨床科室實現(xiàn)常規(guī)應(yīng)用，提升患還可融合5G、云計算等信息基礎(chǔ)設(shè)施，建立基于自主手術(shù)機器人的人產(chǎn)業(yè)化的下一個風(fēng)口，具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場潛力。面向未來，亟需政產(chǎn)學(xué)研用各方協(xié)同發(fā)力，攻克共性技術(shù)難題，優(yōu)化法律法規(guī)環(huán)境，加速行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定，構(gòu)建基于自主手術(shù)機器人的智慧醫(yī)AtlasofAutonomousSurgicalRobot2Abstract:ThecreationofanAtlasoftheresearchonthetransfTheobjectiveistogainacomprehensiveunderstandingofthecoretechnologiesdrivingcutting-edgeinnovations,assessthetechnologicalcompetitivenessofleadingenterprises,andtenhancetheefficiencyoftechnologytransfer.Thisresearchwillbestrategicscientificandtechnologicalfields,technologiessuchascomputervision,perception,motioncontrol,anddemands.Theyareprimarilyusedforstraightforward,repetitivetaskssuchbytheUniversityofNorstandsattheforefrontofthisdevelopment.STARintegratesmultiplesensingtechnologies,includingopticalcamerasandnear-infraredfluorescenceimaging,coupledwithdeep-learningalgorithmsfortissrecognitionandtracking.Itemploysintelligentplanningalgorithmstosupervisedautonomy,withexpectationInChina,researchteamsfromBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics(BUAA)andBeijingUniversitechnologies,primarilyusingbinocularcamera-basenecessitatingfurthervalidationthroughanimalandclinicaltrials.navigatingunclearlegrobotproductsavailabletmanufacturing,andlocalizedcompocapabilities,andintelligence.Thisevoluttherebyenhancingpatientcarequality.Futureprospectsincludeinautonomousrobots,buildingacomprehensivethroughbasicresearindustrializationofsurgicalroboticsintheeraofintelligenandresearchstakeholderstosurmounttechnicalbarriers,medicalecosystemcenteredonautonomoussurgicalrobots.ThendeavoraimstopositionChinaattheforefrontofsurgicalroboticsinnovationglobally. 1自主手術(shù)機器人是手術(shù)機器人領(lǐng)域中一個充滿前景、快速發(fā)展的新興研究方向。通過集成先進的機器人技術(shù)、人工智能算法以及醫(yī)學(xué)影像分析等多學(xué)科交叉的前沿成果，自主手術(shù)機器人旨在實現(xiàn)對手術(shù)操作過程的自主感知、決策與執(zhí)行，提升手術(shù)精準(zhǔn)度和安全性，減輕醫(yī)生的勞動強度，革新外科手術(shù)的理念和范式。這一顛覆目前自主手術(shù)機器人尚處于研究探索階段，全球范圍內(nèi)已涌現(xiàn)出一批代表性的研究成果。以美國北卡羅來納大學(xué)威明頓分校研發(fā)的STAR系統(tǒng)為例，可實現(xiàn)對手術(shù)環(huán)境的實時感知，達(dá)到了3化水平。2022年Saeidi等人[1]在《ScienceRobotics》上發(fā)表的以“Autonomousroboticlaparoscopicsurgeryforintestinalanastomosis”站在智能制造和智慧醫(yī)療的風(fēng)口，自主手術(shù)機器人正以嶄新的技術(shù)范式重塑外科手術(shù)格局。展望未來，隨著人工智能、精密傳感、微納制造等共性技術(shù)的進步，以及智能化手術(shù)路徑規(guī)劃、術(shù)中實時導(dǎo)航等專用技術(shù)的突破，擁有感知、決策、執(zhí)行、自主學(xué)習(xí)等多維智能的高端自主手術(shù)機器人將不斷涌現(xiàn)，助推外科手術(shù)邁向"高精尖微"的新境界。這不僅將進一步提升患者診療效果，更將重構(gòu)手術(shù)機器人產(chǎn)業(yè)競爭格局，為推進"健康中國"建設(shè)注入源源不斷的科技動能。在此背景下，本報告以期為自主手術(shù)機器人領(lǐng)域的創(chuàng)新者、決策者提供一份醒目的行業(yè)地圖，助其準(zhǔn)確把握行業(yè)發(fā)展的脈搏，駕2本報告旨在通過系統(tǒng)梳理國內(nèi)外自主手術(shù)機器人的發(fā)展脈絡(luò)，深入解析其關(guān)鍵技術(shù)、產(chǎn)業(yè)格局、臨床應(yīng)用、研究進展等多個維度，以期為我國自主手術(shù)機器人技術(shù)的創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化提供決策參考。報告首先闡述自主手術(shù)機器人的內(nèi)涵、分類和技術(shù)特征；而后重點剖析國內(nèi)外代表性的研究成果，提煉其技術(shù)創(chuàng)新點；并進一步分析我國在該領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)瓶頸、發(fā)展趨勢，以及面臨的機遇與挑戰(zhàn)；最后，對標(biāo)國際先進水平，提出推動我國自主手術(shù)機器人蓬作為一種新型的手術(shù)機器人類型，“自主手術(shù)機器人”目前這一術(shù)語尚且沒有明確的定義。這個術(shù)語中包括三個部分：自主、手術(shù)和機器人。其中“手術(shù)”和“機器人”是相對比較容易理解和大家熟知的。相對來講，“自主”的概念比較模糊，尤其是需要和經(jīng)為了方便理解，我們以“自主系統(tǒng)”和“自動系統(tǒng)”兩個概念說明“自主”和“自動”的區(qū)別與聯(lián)系?！白灾飨到y(tǒng)”的定義：“自主系統(tǒng)通常指具有一定程度的自主決策和執(zhí)行任務(wù)的能力。這可能包括對環(huán)境的感知、分析信息、做出決策并執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)。自主系統(tǒng)的能力取決于其設(shè)計和編程，以及其對環(huán)境和任務(wù)的適應(yīng)性。在人工智能領(lǐng)域，自主系統(tǒng)可能涉及到機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，使系統(tǒng)能夠從經(jīng)驗中學(xué)習(xí)和適應(yīng)新的情境?！薄白詣酉到y(tǒng)”3的定義：“自動系統(tǒng)通常指能夠執(zhí)行預(yù)定任務(wù)或操作而無需人工干預(yù)的系統(tǒng)。這可能包括簡單的機械設(shè)備或更復(fù)雜的計算機系統(tǒng)。自動系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)的程度可能取決于其編程和設(shè)計，但它通常缺乏對環(huán)境和任務(wù)的靈活適應(yīng)性。自動系統(tǒng)不一定具有自主決策的能力，它們可能是基于預(yù)定規(guī)則或程序進行操作的?！蓖ㄟ^上述的對比容易發(fā)現(xiàn)，“自主系統(tǒng)”相對“自動系統(tǒng)”最大的不同是具備了環(huán)境感知和自主決策的能力，而不僅僅是單一任務(wù)的簡單重復(fù)的執(zhí)行。因此基于對手術(shù)機器人和自主系統(tǒng)的理解，這里嘗試給出一個概括性的定義：“自主手術(shù)機器人是一種具備一定程度自主決策和執(zhí)行手術(shù)任務(wù)的機械系統(tǒng)。這種機器人通常集成了先進的視覺感知、運動控制等人工智能技術(shù)，以在手術(shù)過程中進行環(huán)境感知、信息處理和任務(wù)執(zhí)行。自主手術(shù)機器人的設(shè)計可能旨在提高手術(shù)的精確性、安全性和效果，減少對醫(yī)生的直接手動操作的依賴?！鳖惐热祟悾灾魇中g(shù)機器人需要具備1）感知環(huán)境的感知系統(tǒng)，類似的人的視覺，觸覺等2）分析獲取的信息并給決策的決策系統(tǒng)，類似人的大腦3）根據(jù)決策進行動作的執(zhí)行系統(tǒng)，類似人的手。綜上，自主手術(shù)機器人需要有自己的“眼”“腦”“手”，4根據(jù)上一節(jié)的分析可知，一個具備自主性的手術(shù)機器人系統(tǒng)主要感知系統(tǒng)、決策系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)三大部分組成，并且各部分之間其中，決策系統(tǒng)就是自主手術(shù)機器人的“大腦”，其主要作用是根據(jù)所獲取的信息規(guī)劃機器人下一步的操作動作，同時需要對一些緊急的情況進行處理，比如重新規(guī)劃動作，等待外科醫(yī)生確認(rèn)授權(quán)等；執(zhí)行系統(tǒng)就是自主手術(shù)機器人的“手”，根據(jù)決策系統(tǒng)的規(guī)劃動作對應(yīng)的指令執(zhí)行動作，同時將手術(shù)過程中執(zhí)行系統(tǒng)獲取的力和位姿信息反饋給決策系統(tǒng)；感知系統(tǒng)主要是手術(shù)機器人系統(tǒng)的“眼睛”，主要是指用于獲取手術(shù)環(huán)境的相機，或是一些為了獲取手術(shù)視野部分目標(biāo)位姿變化使用的傳感器，同時也可以是進行手術(shù)實時引導(dǎo)的醫(yī)學(xué)影像等。自主手術(shù)機器人系統(tǒng)的作用對象就是病人，環(huán)境是指手術(shù)操作的主要目標(biāo)組織和周邊的環(huán)境，比如心跳、呼吸53是從決策系統(tǒng)到手術(shù)環(huán)境的正向信息傳遞，4-8表示從手術(shù)環(huán)境到?jīng)Q策系統(tǒng)傳遞的反饋信息，9-10表示在自主手術(shù)機器人遇到不能解決的問題時術(shù)式由自主手術(shù)轉(zhuǎn)換成遙操作手術(shù)術(shù)式的切換信息，帶撇的數(shù)字表示術(shù)式變換后外科醫(yī)生和手術(shù)機器人的執(zhí)行系統(tǒng)和感知自主手術(shù)機器人在得到外科醫(yī)生的確認(rèn)和授權(quán)后會進入手術(shù)任決策系統(tǒng)會根據(jù)需要向感知系統(tǒng)發(fā)送指令從而調(diào)整感知系統(tǒng)的位姿統(tǒng)的力和位姿的影響通過傳感技術(shù)反饋給決策系統(tǒng)從而調(diào)整規(guī)劃實6術(shù)機器人系統(tǒng)的目的是更好的幫助醫(yī)生分擔(dān)簡單重復(fù)、負(fù)擔(dān)重的手術(shù)子任務(wù)，而并不是去取代醫(yī)生。因此，具有3級自主化的自主手術(shù)機器人系統(tǒng)是當(dāng)下的研究和實現(xiàn)的目標(biāo)[2]。也就是，在獲取醫(yī)生的授權(quán)后可以自主進行手術(shù)子任務(wù)，但是醫(yī)生可以根據(jù)手術(shù)機器人的執(zhí)行情況隨時將自主手術(shù)術(shù)式變成遙操作的手術(shù)術(shù)式。這樣可以保證當(dāng)自主手術(shù)機器人系統(tǒng)在自主進行手術(shù)的過程中遇到不能解決的或者突發(fā)的情況，外科醫(yī)生會拿回手術(shù)的主導(dǎo)權(quán)通過遙操作的方式繼續(xù)進行手術(shù)（信息10）。此時，外科醫(yī)生直接通過交互界面獲取感知系統(tǒng)的信息（8′）和執(zhí)行系統(tǒng)反饋的信息（5′），同時，醫(yī)生會根據(jù)需要調(diào)整感知系統(tǒng)的位姿（3′）和執(zhí)行系統(tǒng)的執(zhí)行動作與汽車自動駕駛領(lǐng)域一樣，自主手術(shù)機器人也需要采用等級劃分的方式來描述手術(shù)機器人的自主化的程度。目前，對手術(shù)機器人從完全主從式控制到完全的自主手術(shù)的不同自主性程度的分類的研級別的定義進行了基于所執(zhí)行任務(wù)的類型或數(shù)量的經(jīng)驗性評價，并通過具體的指標(biāo)對連續(xù)的自主性等級進行了恰當(dāng)?shù)拿枋龊徒忉?。?分類方法遵循ISO/IEC1的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)手術(shù)機器人系統(tǒng)中人類與機器人在規(guī)劃生成、規(guī)劃執(zhí)行、規(guī)劃監(jiān)測和規(guī)劃選擇四個方面發(fā)揮的作用確定機器人自主性的等級。因此，本文將采用該種分類方法，具0級——機器人沒有自主性：機器人系統(tǒng)的所有的動作，規(guī)劃生成、規(guī)劃執(zhí)行、規(guī)劃監(jiān)測和規(guī)劃選擇都是醫(yī)生完成，可以理解為8執(zhí)行完整的手術(shù)操作，而人類只可以緊急停止機器人系統(tǒng)。即使是件。該系統(tǒng)在即使是技術(shù)最好的人類失敗的情況下也能取得成功，至是4級的自主性手術(shù)機器人還處于理想階段。相反，如果可以使手術(shù)機器人系統(tǒng)達(dá)到3級自主性程度，并且同時賦予外科醫(yī)生隨時通過主從式控制的方式拿回手術(shù)決策權(quán)的能力，這樣的自主性手術(shù)機器人系統(tǒng)就是一種具備一定自主性的輔助機器人。外科醫(yī)生會根據(jù)手術(shù)進展情況決定是否將決策權(quán)交給機器人，并且醫(yī)生有隨時終止機器人自主手術(shù)進程的能力。因此，對一臺手術(shù)來講，主要決策者和責(zé)任人還是外科醫(yī)生，這樣就不會與現(xiàn)有的制度倫理相違背，從而在使用自主機器人提高手術(shù)質(zhì)量和穩(wěn)定性的同時，降低醫(yī)生的級自主性程度。其目標(biāo)手術(shù)場景包括傷口縫合、腸道吻合等。總體9來看，國外在自主手術(shù)機器人領(lǐng)域的發(fā)展是領(lǐng)先于國內(nèi)該領(lǐng)域的發(fā)下面將通過國外最具代表性的腸道自主吻合手術(shù)機器人的發(fā)展歷程來剖析自主手術(shù)機器人領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展瓶頸，同時也將通過幾個國內(nèi)自主手術(shù)機器人的例子說明國內(nèi)在該領(lǐng)域的發(fā)展情況。國外在手術(shù)機器人領(lǐng)域，比如最具代表性的腹腔鏡達(dá)芬奇手術(shù)機器人，在全球范圍內(nèi)仍然處于領(lǐng)先地位。在自主手術(shù)機器人的探索中亦是如此。目前，國外的自主手術(shù)機器人的典型代表---智能組織吻合手術(shù)機器人，已發(fā)展至動物實驗階段。該智能組織吻合手術(shù)機器人主要應(yīng)用于軟組織吻合的手術(shù)場景，具備3級自主化的程度。國國家兒童醫(yī)學(xué)中心謝赫-扎耶德小兒外科創(chuàng)新研究所的Leonard等概念，尚未能夠執(zhí)行自主的組織吻合手術(shù)。然而，隨著近年來相關(guān)“Autonomousroboticlaparoscopicsurgeryforintestinalanastomosis”手術(shù)自主化發(fā)展的熱情，并推動了自主手術(shù)機器人系統(tǒng)的發(fā)展，具外科創(chuàng)新研究所的Shademan等人[9]提出，并將研究成果發(fā)表在 《ScienceTranslationalMedicine》上。該論文通過利用新型全光學(xué)統(tǒng)以及自主縫合算法，實現(xiàn)了在動態(tài)手術(shù)環(huán)境中對目標(biāo)組織的跟蹤，系統(tǒng)集成了兩種成像方式：一種是光場相機，用于手術(shù)場景的表面三維重建[10]；另一種是近紅外熒光成像[11]，通過在腸道特定位置注射熒光劑來確定腸道的位置。兩種圖像融合后，可以獲得腸道在空腸道的位置，以降低軟組織操作的不確定性，從而提高縫合的準(zhǔn)確性。盡管該研究進行了離體腸道的吻合實驗和動物實驗，但每一步縫合的執(zhí)行都需要醫(yī)生的確認(rèn)和授權(quán)，同時手術(shù)前也需醫(yī)生注射熒到限制的條件下，文章展示了機器人在非結(jié)構(gòu)化、動態(tài)環(huán)境中完成腹腔鏡自主軟組織腸道吻合手術(shù)的能力。研究開發(fā)了先進的成像系統(tǒng)和機器學(xué)習(xí)技術(shù)，并設(shè)計了實時控制策略，測試了系統(tǒng)在跟蹤組織形變和位置、執(zhí)行復(fù)雜手術(shù)規(guī)劃、與人類交互以及自適應(yīng)執(zhí)行手首先，該研究對成像系統(tǒng)進行了小型化設(shè)計，以便采用微創(chuàng)術(shù)式進行手術(shù)[13]。同時，采用熒光劑注射的方法在一定程度上降低了方法。此外，系統(tǒng)還增加了對手術(shù)過程中呼吸等運動影響的考慮，采用基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法實時檢測標(biāo)記點的運動規(guī)律和位置，從而提高縫合動作的精度。與遙操作機器人輔助手術(shù)和傳統(tǒng)腹腔鏡手術(shù)方式相比，該自主系統(tǒng)在離體組織實驗和動物實驗中表現(xiàn)出更然存在一些問題。比如，每次縫合結(jié)束時需要將多余的線拉到組織的縫合針一側(cè)，通常因為剛開始縫合的時候縫合線較長，而該系統(tǒng)只有一個縫合工具，如果一直拉線整個縫合工具就會退出到腹腔外面，顯然這樣是不可行的。因此，在每次縫合結(jié)束都需要醫(yī)生輔助拉線到一定的位置方便機器人進行下一步的縫合動作（圖2-3e）。這實際上很大程度削弱了該系統(tǒng)的自主程度。為了解決該問題，該于輔助縫合拉線，從而替代上述醫(yī)生的輔助拉線，進一步提高系統(tǒng)在一些問題。例如，每次穿針后，需要將縫合線拉緊。由于縫合線較長，單純依靠縫合工具拉線，效率低并且影響縫合工具的位置精度。因此，每次穿針后都需要醫(yī)生將縫合線拉緊到合適位置，以便機器人進行下一步縫合操作（圖2-3e）。這在很大程度上削弱了系腔鏡抓鉗的機械臂來執(zhí)行拉線動作，從而取代醫(yī)生的輔助操作，進上述工作呈現(xiàn)的過程中，使用到的成像系統(tǒng)是實現(xiàn)手術(shù)機器人機器人進行自動化手術(shù)需要具備強大的視覺定位能力。然而，手術(shù)光線不足，器官組織的相似性，和手術(shù)視野易受到血液或組織遮擋的影響都給視覺定位帶來挑戰(zhàn)。美國國家兒童醫(yī)學(xué)中心謝赫-扎耶德小兒外科創(chuàng)新研究所的Shademan等人[21]研究了近紅外（Near-infrared,NIR）熒光標(biāo)記成像外光譜在穿透深層組織方面具有很好的性能，因此研究人員選用了一種生物兼容的近紅外熒光染料——吲哚青綠（ICG）。研究結(jié)果表明，近紅外標(biāo)記在人工組織和尸體組織上都具有良好的可視性。即使標(biāo)記位置被3毫米厚的組織遮擋，系統(tǒng)仍能準(zhǔn)確追蹤到標(biāo)記位下一步需要確定近紅外熒光標(biāo)記點在整個手術(shù)視野中的位置，為中心謝赫-扎耶德小兒外科創(chuàng)新研究所的Leonard等人[2并對STAR系統(tǒng)進行了平面模型上的初步縫合實驗。該縫合工具是根據(jù)Endo360°自主縫合器設(shè)計而來，該工具與定制的電機平臺和如圖2-6所示。該研究在平面模型上進行了實驗驗證。結(jié)果表明，的外科醫(yī)生快九倍。該工作提出了STAR機器人系統(tǒng)執(zhí)行部分的設(shè)計并對整個系統(tǒng)的手術(shù)自主化進行了平面模型上的可行性驗證，為在上述工作中，視覺系統(tǒng)只能對平面模型的縫合傷口進行識別和跟蹤，顯然這在實際的手術(shù)場景中是不能使用的，因此該團隊的研究人員進一步對視覺追蹤系統(tǒng)進行了研究。來自美國國家兒童醫(yī)嚴(yán)格評估。該工作討論了光場相機的校準(zhǔn)和設(shè)置，評估了臨床背景下光場相機的成像技術(shù)。實驗結(jié)果表明，光場相機在深度信息獲取近紅外相機技術(shù)，開發(fā)了一套三維信息跟蹤系統(tǒng)，實現(xiàn)了對工具和目標(biāo)組織的三維跟蹤。同時也克服了非結(jié)構(gòu)化、動態(tài)手術(shù)中血液和手術(shù)場景的三維信息感知是手術(shù)機器人自主化一個很重要的技術(shù)，直白講就是機器人需要知道目標(biāo)組織位置點的實時空間信息，三維信息感知的關(guān)鍵是手術(shù)視野的深度信息的獲取，現(xiàn)有的深度信息獲取方法包括：立體視覺（Stereoscopy）、飛行時間（Time-人[26]提出了一種基于內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)光方法進行生物組織三維重建的成像系統(tǒng)。他們?yōu)槿S組織重建提供了一種具有獨特的梯度灰度編碼模式，通過從低頻到高頻網(wǎng)格模式序列的相位計算來解決物體的不連續(xù)性問題，從而最大限度地降低彩色編碼照明的成本，系統(tǒng)組了一種使用條紋投影輪廓法的結(jié)構(gòu)光三維重建技術(shù)，系統(tǒng)組成如圖2-10所示。使用該技術(shù)研究人員通過實驗測試了所開發(fā)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和一致性，并將其與外科醫(yī)生的手動縫合進行了比較。在縫合模組織跟蹤的技術(shù)。DeepLabCut是一種深度卷積網(wǎng)絡(luò)，它結(jié)合了DeeperCut[30]的深度殘差神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ResNet)[31]和用于特征識別的去卷積層。組織標(biāo)記點是通過找到網(wǎng)絡(luò)輸出的相應(yīng)概率分?jǐn)?shù)圖[29]的峰模型組織進行了端對端陰道袖帶縫合，并與經(jīng)驗豐富的外科醫(yī)生通過傳統(tǒng)腹腔鏡和機器人輔助方法進行的縫合結(jié)果進行了比較。比較傳統(tǒng)的腹腔鏡和機器人輔助方法，從而實現(xiàn)了更高的自主縫合成功在上述兩個章節(jié)中，以STAR自主縫合機器人系統(tǒng)的線進行了文獻調(diào)研。其中，提到的每個研究工作都存在著一定的邏輯關(guān)系。為了更加清晰地展示這個邏輯關(guān)系，我們整理了STAR系對自主手術(shù)機器人來講，主要包括三個部分：感知系統(tǒng)、決策系統(tǒng)、和執(zhí)行系統(tǒng)。值得強調(diào)的是，對一個智能系統(tǒng)來講，所有的決策都是在感知到信息的基礎(chǔ)上做出的，目前準(zhǔn)確的感知是最關(guān)鍵的。并且，對現(xiàn)在所能實現(xiàn)的低層次的自主化來講，尤其是對單一任務(wù)的自主化來講，比如縫合操作自主化，決策相對比較簡單。因此目前的決策系統(tǒng)取決于機器人執(zhí)行的手術(shù)類型和感知系統(tǒng)獲取的信息，具有靈活性和不確定性，因此這里主要是從感知系統(tǒng)和執(zhí)行統(tǒng)是基于商用環(huán)形縫合器進行的電動化設(shè)計，在整個發(fā)展歷程中變化較小。因此，感知系統(tǒng)及其發(fā)展歷程是最主要的部分，也是自主上述STAR系統(tǒng)的執(zhí)行系統(tǒng)是在商用縫合工具的基礎(chǔ)上進行改進的，并且該商用縫合工具是環(huán)形的，只需要一個動作就能縫合一針。但該工具的缺點是尺寸比較大，并且工具只能將縫合組織環(huán)繞后才能執(zhí)行縫合的動作，不適用于平面組織的縫合。因此，傳統(tǒng)的雙臂協(xié)作縫合工具具有更好的適用范圍。其他的研究團隊對雙臂協(xié)合針的夾持裝置，可以保證縫合針在使用的過程中不發(fā)生滑動，確保縫合的精度；同時，夾持裝置上設(shè)有位置固定的色塊方便通過立體視覺系統(tǒng)對縫合針中心位置和方向進行確定。仿體上傷口的相關(guān)參數(shù)是通過輪廓檢測算法和立體視覺系統(tǒng)識別模型上提前標(biāo)記的紅點進行確定。最后根據(jù)這些參數(shù)對縫合場景進行參數(shù)化，通過非線國內(nèi)關(guān)于自主手術(shù)機器人的研究比較少，但是也存在一些比較典型的包括了感知系統(tǒng)，決策系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)的研究工作。這些工作邏輯和結(jié)構(gòu)比較簡單，但是便于理解自主手術(shù)機器人系統(tǒng)主要的三個組成部分。這些工作選擇的手術(shù)場景相對單一，周邊環(huán)境具備很好的一致性和確定性，極大的簡化了自主手術(shù)機器人面對的手術(shù)Su等人[18]設(shè)計了一套應(yīng)用于手術(shù)過程中組織表面血液移除的自主型手術(shù)機器人系統(tǒng)，該系統(tǒng)如圖2-1裝置是由吸管、氣管，氣泵和容器組成，通過吸管前段與組織之間形成負(fù)壓將血液吸引到容器中。該血液移除機器人的關(guān)鍵是對組織上的血液輪廓進行檢測，該系統(tǒng)采用了面部區(qū)域卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[19]（MaskR-CNN）。獲取血液輪廓后，通過規(guī)劃器進行血液移除的路徑規(guī)劃，同時考慮有多處血液區(qū)域時的血液移除的邏輯等。該系統(tǒng)在豬皮組織上進行了血液移除的實驗，吸管末端的定位精度在1.37mm左右[18]。理論上講，該系統(tǒng)可以到個雙目相機，其中脫離系統(tǒng)單獨固定的雙目相機用于整個系統(tǒng)的閉環(huán)控制，實現(xiàn)機械臂末端執(zhí)行器精確定位的功能；另外一個固定于機械臂末端的雙目相機用于傷口檢測和釘檢測。該系統(tǒng)的控制器或者規(guī)劃器會根據(jù)檢測的結(jié)果進行釘皮或者拆釘?shù)倪壿嫼吐窂揭?guī)劃，最后由釘皮模塊和拆釘模塊執(zhí)行動作完成任務(wù)。實驗結(jié)果表明該系該系統(tǒng)達(dá)到了3級自主性程度，但是該工作只是基于簡單模型進行本報告主要是以智能組織吻合機器人（STAR）為前自主手術(shù)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展歷程。因此，相關(guān)的研究團隊，主要來自國外。國內(nèi)也有自主手術(shù)機器人相關(guān)的研究團隊。這里對關(guān)的，他們在STAR機器人系統(tǒng)的發(fā)展過程中都做出了重要貢獻，驗證，這間接證明了STAR系統(tǒng)的臨床應(yīng)用價值。國內(nèi)團隊的自主這些系統(tǒng)只是在理想的模型上進行了簡單驗證，不能體現(xiàn)其臨床應(yīng)國別國外團隊人國內(nèi)團隊Navigation;ofPostsand手術(shù)機器人在整個醫(yī)療機器人領(lǐng)域內(nèi)是比較復(fù)雜的一種類型。其主要原因是，手術(shù)機器人所面臨的手術(shù)環(huán)境，比如軟組織操作，液體環(huán)境等，是非常復(fù)雜和多變的。而其他的醫(yī)療機器人，比如自主超聲機器人和自主放射治療機器人，所面對的環(huán)境就相對穩(wěn)定和單一，并且也不會對病人產(chǎn)生非常直接的傷害。因此，目前手術(shù)自），統(tǒng)能夠有效地執(zhí)行簡單的手術(shù)任務(wù)，并且不需要外科醫(yī)生過多的干預(yù)。該團隊設(shè)計的是超聲實時引導(dǎo)的自主冷凍消融的手術(shù)機器人系），），該系統(tǒng)采用宏觀和微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計方法[16]，包括兩個相互解耦合的部分，宏觀部分是采用三角洲機器人設(shè)計用于冷凍針的粗定位，微觀部分是采用連續(xù)體結(jié)構(gòu)設(shè)計用于冷凍針的精確定位。該系統(tǒng)首先進行注冊，然后考慮機器人避障和重要組織器官的避障問題進行冷凍針的穿刺規(guī)劃，最后系統(tǒng)根據(jù)I-SUR上的力傳感器和實時的超聲圖像信息自動檢測冷凍針的穿刺情況，根據(jù)一定的邏輯進行實時調(diào)整針或者重新穿刺，如果檢測到超出機器人能夠處理的情況或者外科醫(yī)生覺得有必要進行干預(yù)的時候，可以隨時將自主手術(shù)模型轉(zhuǎn)化成遙操作的模式繼續(xù)進行手術(shù)，同時避免中間模式切換存在的冷凍針理論上來講，該系統(tǒng)達(dá)到了已知人體模型結(jié)度，但是該工作只是進行了人體模型實驗，真實的在體實驗仍然需直線加速器安裝在庫卡KR240工業(yè)機械手上（圖3-2）。CyberKnife的主要用途是照射腦腫瘤和脊柱腫瘤。X射線照相機用于跟蹤病人的空間位移，并對呼吸等引起的任何運動進行補償。為提高精確度，X射線攝像機跟蹤治療計劃。另外還有一個定制開發(fā)的軟件工具，可在周期性檢測到的靶標(biāo)位置與放置在胸部的光學(xué)跟蹤標(biāo)記的實時位置之間建立相關(guān)模型，以跟蹤腫瘤位置。它利用四維CT（結(jié)合影響[33]。CyberKnife實現(xiàn)了高度自主的實時圖像引導(dǎo)放療操作，一旦治療計劃（由系統(tǒng)設(shè)計）獲得人類批準(zhǔn)，外科醫(yī)生只需要監(jiān)督手自主手術(shù)機器人主要包括三個部分：感知部分，決策部分和執(zhí)行部分。決策部分的主要作用是根據(jù)感知部分獲取的信息，進行任務(wù)決策，生成任務(wù)執(zhí)行方案，并將執(zhí)行方案的指令傳遞給執(zhí)行部分進行手術(shù)操作。因此，決策部分是取決于感知、執(zhí)行部分和自主手術(shù)機器人的目標(biāo)手術(shù)任務(wù)的。所以本部分行業(yè)調(diào)研將不包括決策部分。下面將對STAR系統(tǒng)中的感知部分和執(zhí)行部分的關(guān)鍵技術(shù)進行感知部分主要是通過一些比如相機等設(shè)備獲取手術(shù)場景中目標(biāo)的三維位置信息及動態(tài)變化的情況，其中目標(biāo)的深度信息是最重要的也是比較難獲取的。上述的STAR機器人系統(tǒng)主要采用了光場相實際上，傳統(tǒng)的腹腔鏡也可用于深度估計，比如雙目內(nèi)鏡深度估計或單目內(nèi)鏡深度估計等方法。該部分內(nèi)容屬于深度估計算法層光場相機是一種能夠記錄光線方向和強度信息的新型相機,可以在拍攝后對焦點、視角等進行調(diào)整,實現(xiàn)單次拍攝多次利用。其核心技術(shù)是光場相機采用微透鏡陣列、光傳感器、計算攝影等關(guān)鍵技術(shù),示。光場相機的核心是一個叫做微透鏡陣列的裝置，它位于傳感器和鏡頭之間。這個陣列由許多微小的透鏡組成，每個透鏡都能捕捉到不同方向的光線。當(dāng)光線通過鏡頭進入相機時，會被微透鏡陣列分成許多微小的光斑，每個光斑對應(yīng)著不同方向的光線。在拍攝完成后，通過計算每個光斑的位置和角度，就可以重建出整個場景中的光線分布情況。這樣一來，就可以在后期處理中模擬出不同焦距、不同景深的效果，實現(xiàn)一些傳統(tǒng)相機無法實現(xiàn)的功能。光場相機在數(shù)字影像、安防監(jiān)控、工業(yè)檢測、醫(yī)療診斷、AR/VR等領(lǐng)域具有廣的光場相機使用微透鏡陣列，放置在傳統(tǒng)圖像傳感器前，以感知光的強度、顏色和方向信息，并使用軟件將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可顯示的光場相機主要的發(fā)展趨勢有以下幾點。高分辨率化：光場相機幅提高。小型輕量化：得益于光學(xué)及傳感器技術(shù)進步，光場相機頭越來越小型化，更便于集成應(yīng)用。視頻拍攝能力增強：除靜態(tài)圖像外，光場相機延時攝影、高速攝影等視頻拍攝能力不斷增強。計算攝影算法優(yōu)化：通過優(yōu)化光場數(shù)據(jù)處理算法，光場相機成像速度加受核心器件及加工工藝限制，光場相機成本較高，價格昂貴，一定程度上限制了其推廣應(yīng)用。另外，光場相機拍攝及后期處理需要一定的專業(yè)知識，對使用者技能要求較高。最后，圍繞光場相機但隨著技術(shù)不斷成熟，器件成本有望進一步降低，光場相機有相機與之融合將催生更多創(chuàng)新性應(yīng)用場景。在高端影像創(chuàng)作、立體顯示、體驗設(shè)計等領(lǐng)域,光場相機獨特的光場采集特性將發(fā)揮重要作總之，光場相機作為一種前沿的成像技術(shù)，市場前景廣闊。隨著相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展成熟，有望在多個領(lǐng)域得到革命性的應(yīng)用，未執(zhí)行部分是指自主機器人系統(tǒng)中機器人本體結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動、控進的。本章節(jié)首先對自動縫合工具進行行業(yè)調(diào)研。其次，自主化程STAR系統(tǒng)的執(zhí)行部分是在現(xiàn)有的Endo360°的礎(chǔ)上進行改進的。該工具的穩(wěn)定可靠性是STAR系統(tǒng)成功執(zhí)行每一自動縫合器是一種醫(yī)療設(shè)備，用于自動完成傷口縫合。它通常由機器臂、針線和控制系統(tǒng)組成，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、精準(zhǔn)的縫合，提率為6.81%[36]。該增長的主要因素包括全球手術(shù)數(shù)量和事故傷害病據(jù)，英國有約495萬人等待手術(shù)，這將在預(yù)測期內(nèi)推動市場增長。此萬人因道路交通事故遭受非致命傷害，其中大多數(shù)需要手術(shù)治療，理局的批準(zhǔn)，這可能會進一步推動市場增長。然而，市場增長可能會受到產(chǎn)品可用性降低、熟練專業(yè)人員缺乏以及設(shè)備成本高等因素預(yù)計北美將在市場中占據(jù)重要份額，并且在預(yù)測期內(nèi)也將保持其重要地位。由于對手術(shù)設(shè)備監(jiān)管的改善以及人們在面對受傷和慢性疾病問題時接受手術(shù)的意識不斷增強，預(yù)計北美市場將在整個預(yù)院和手術(shù)的增加預(yù)計將推動市場的增長。此外，美國因交通事故導(dǎo)致的傷害數(shù)量不斷上升，這也導(dǎo)致了外科手術(shù)數(shù)量的增加，進而增一次性細(xì)分市場預(yù)計將在自動縫合設(shè)備市場中占據(jù)重要份額。隨著外科手術(shù)數(shù)量的不斷增加，一次性自動縫合設(shè)備在市場中的占一次性自動縫合緊固件相對于手動打結(jié)縫合線的優(yōu)勢，研究表明使醫(yī)生極具幫助。預(yù)測期內(nèi)，這類一次性設(shè)備的使用預(yù)計將繼續(xù)增加，從而推動市場中一次性自動縫合設(shè)備細(xì)分市場的增長。一些關(guān)于自南威爾士大學(xué)醫(yī)療機器人實驗室的研究人員開發(fā)出智能縫線，可以加速傷口愈合過程，并在無需人工干預(yù)的情況下自動收緊傷口。這些創(chuàng)新有望推動自動縫合設(shè)備市場的增長。因此，預(yù)計上述因素將由于全球和區(qū)域性運營的公司存在，自動縫合設(shè)備市場規(guī)模相知名的公司，其中包括美敦力（Medtronic）、施樂輝公司（SmithNephew市品學(xué)Scientific市---市-有限公司市-器國內(nèi)在自主縫合器方面的生成廠商較少，代表企業(yè)有英特姆（武漢）醫(yī)療科技有限公司和邦尼醫(yī)療科技(常州)有限公司。相對國外的醫(yī)療器械公司，國內(nèi)的公司相較年輕，盡管在自主縫合器上具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)，但是跟國外相比，還是不能突破技術(shù)壁壘。市場方面，國內(nèi)公司只能跟搶占些許國內(nèi)市場。在產(chǎn)品競爭力和市潛在條件。自動縫合器雖然是整個手術(shù)機器人系統(tǒng)的重要組成部分，但其尺寸較大，且受限于特定縫合場景的應(yīng)用。由于自動縫合器本身較為剛性，因此無法適用于柔性內(nèi)窺鏡的器械通道，而其尺寸也不能滿足使用條件。因此，對于自主手術(shù)機器人的發(fā)展前景，我們鏡手術(shù)機器人研發(fā)能力的企業(yè)，也就更有可能在未來政策、法規(guī)完人市禮來亞洲基金、維梧資道A輪腔鏡手術(shù)機器人是當(dāng)前醫(yī)療領(lǐng)域中一項具有巨大商業(yè)潛力的技術(shù)，被廣泛運用于泌尿外科、婦科、普外科及胸外科等手術(shù)領(lǐng)域。以達(dá)芬奇為例，這類手術(shù)機器人通常由醫(yī)生控制臺、機械臂和影像1.醫(yī)生控制臺：它由兩個主控制器和腳踏板構(gòu)成，通過計算系統(tǒng)將醫(yī)生的動作轉(zhuǎn)化為機械臂的動作。重要的技術(shù)參數(shù)包括主控制器的力反饋、機械臂與控制器之間的動作延遲，以及為防止誤操作2.影像系統(tǒng)：這包括三維內(nèi)窺鏡、攝像機、處理器和顯示系統(tǒng)等設(shè)備。三維內(nèi)窺鏡置于機械臂的持鏡臂上，而顯示屏則位于醫(yī)生控制臺上。關(guān)鍵技術(shù)要素包括成像清晰度、定位系統(tǒng)和術(shù)中熒光顯影。醫(yī)生團隊可通過影像系統(tǒng)實時監(jiān)視手術(shù)進程，以提升手術(shù)安全動基座上的機械臂組成，通常包括持鏡臂、左右手和能量器械臂。（Sureform系列）和能量平臺等，幾乎可以完成所有腔鏡手術(shù)操作。多孔機器人通過多個切口進行手術(shù)治療，操作方便，視野廣闊。相比之下，單孔手術(shù)機器人采用一條高度集成的機械臂，上面搭載了四個機械手，模擬了多孔機器人的四肢設(shè)計。單孔機器人只需一個切口，因此創(chuàng)傷較小、康復(fù)速度更快。在高度集中的狹小空間內(nèi)多孔腔鏡手術(shù)機器人的構(gòu)型相對統(tǒng)一，通常由體外機械臂和長桿狀手術(shù)工具組成。手術(shù)工具末端通過增加腕關(guān)節(jié)以提高操作的靈活性，常見的腕關(guān)節(jié)機構(gòu)包括滑輪鋼絲機構(gòu)、連桿驅(qū)動機構(gòu)、連續(xù)體機構(gòu)和窄帶變形機構(gòu)等，它們負(fù)責(zé)實現(xiàn)腕關(guān)節(jié)的運動。體外機械臂能夠滿足遠(yuǎn)心運動約束，保證直桿手術(shù)工具始終通過一個切口進入病患的身體，從而避免對病患腹腔壁造成拉扯。實現(xiàn)遠(yuǎn)心運動的機構(gòu)包括平行四邊形機構(gòu)、同步帶等效平行四邊形機構(gòu)、平行四邊形和并聯(lián)機構(gòu)、球面連桿機構(gòu)、純并聯(lián)機構(gòu)和空間導(dǎo)軌機構(gòu)等。機可提高操作的準(zhǔn)確度。相較之下，單孔腔鏡手術(shù)機器人的研制更為困難，其中腔鏡直徑是設(shè)計的關(guān)鍵因素。通過單個切口，需放置一在腔鏡手術(shù)機器人領(lǐng)域，達(dá)芬奇目前基本上處于全球的壟斷地位。近年來，隨著國內(nèi)企業(yè)的大力投入，國產(chǎn)腔鏡機器人在技術(shù)和產(chǎn)品形態(tài)上開始不斷創(chuàng)新，并實現(xiàn)了多樣化。相較于達(dá)芬奇，國產(chǎn)），器人Xi7無有有人7無有有有人無有有7有有77有有盡管國產(chǎn)腹腔鏡手術(shù)機器人近幾年發(fā)展迅速，但是從產(chǎn)品的競爭力和市場占有率上來講，直覺外科的達(dá)芬奇手術(shù)機器人仍然占據(jù)來，就掌握著腹腔鏡手術(shù)機器人領(lǐng)域絕大多數(shù)的知識產(chǎn)權(quán)。隨著知識產(chǎn)權(quán)逐漸超過保護期，目前全球仍然處于腹腔鏡手術(shù)機器人研究的快速發(fā)展期，尤其是中國新興的醫(yī)療公司。相信在國家的支持下，自主手術(shù)機器人在整個手術(shù)機器人領(lǐng)域是比較新穎的方向，同近些年發(fā)展迅速的自動駕駛汽車一樣都依賴于先進的傳感器技術(shù)、實時數(shù)據(jù)處理和復(fù)雜的決策算法。它們都需要在復(fù)雜和不確定的環(huán)境中做出實時決策，以執(zhí)行精細(xì)和關(guān)鍵的任務(wù)。相對低層次的單一任務(wù)自主化來講，復(fù)雜的手術(shù)全流程或者多手術(shù)任務(wù)的自主化對決策系統(tǒng)的要求更高，這也是未來實現(xiàn)真正自主化的關(guān)鍵所在。另外，兩個領(lǐng)域的自主化也面臨著類似的挑戰(zhàn)，如對技術(shù)的可靠性和安全性的要求、對法規(guī)和倫理的考量，以及對用戶或患者接受程度的影雖然自主手術(shù)機器人和自動駕駛汽車在技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域存在相似之處，但在其應(yīng)用的環(huán)境和需求上存在明顯差異。手術(shù)室內(nèi)的環(huán)境通常更加受限且精確，而且對機器人的精準(zhǔn)性、安全性和可靠性要求更高。因此，自主手術(shù)機器人的研發(fā)和應(yīng)用往往需要更高水平的盡管自主手術(shù)機器人在未來的臨床應(yīng)用中具有巨大的潛力，但它們也面臨著重大挑戰(zhàn)，如技術(shù)成本、醫(yī)療法規(guī)的限制、患者隱私保護、責(zé)任主體等。這些問題也是現(xiàn)在自主手術(shù)機器人系統(tǒng)難以拿到資質(zhì)認(rèn)證并真正進入臨床應(yīng)用的根本原因。但是，隨著技術(shù)的不斷進步和對機器人臨床應(yīng)用的研究，可以預(yù)期自主手術(shù)機器人將在未來發(fā)揮更加重要的作用，改善醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量并提升患者治療體驗。自主手術(shù)機器人是一種集成了先進的計算機視覺、感知、運動控制和人工智能技術(shù)的機器人系統(tǒng)，旨在實現(xiàn)對手術(shù)過程中的環(huán)境感知、信息處理和任務(wù)執(zhí)行，提高手術(shù)的精確性、安全性和效率，小腸吻合手術(shù)是一種外科手術(shù)，用于連接小腸的兩段或小腸與其他消化道器官（如胃或大腸）。這種手術(shù)通常在需要繞過受損或阻塞的腸段、切除病變部分、或在其他疾病如腸梗阻、腫瘤、炎癥性腸病（如克羅恩?。┣闆r下進行。吻合方式可以是端端吻合（直接連接兩段腸子末端）、側(cè)側(cè)吻合（連接腸子側(cè)面）或端側(cè)吻合（將一段腸末端連接到另一段腸側(cè)面）。手術(shù)的目的是恢復(fù)消化道的連續(xù)性，確保食物和消化液的正常通過。手術(shù)可以通過傳統(tǒng)的開機器人系統(tǒng)，其集成了光學(xué)相機、近紅外熒光成像等多源感知技術(shù)，以及基于深度學(xué)習(xí)的組織識別與跟蹤算法，可實現(xiàn)對手術(shù)環(huán)境的實時感知；并采用基于規(guī)則的智能規(guī)劃算法，對縫合等關(guān)鍵手術(shù)步驟近紅外熒光成像是一種醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，通過注射特定的熒光染料，并使用特殊的近紅外光源和成像設(shè)備，可以在手術(shù)過程中實時觀察和追蹤特定組織或器官的位置和形態(tài)，從而為手術(shù)機器人的感自動縫合器是一種醫(yī)療設(shè)備，由醫(yī)護人員手動操作，用于在手術(shù)中進行縫合。它通常由一個手柄或握把組成，操作者通過手柄上的按鈕或控制器來控制縫合器的動作。自動縫合器通過機械裝置將光場相機是一種能夠同時記錄光線方向和強度信息的新型相機，通過采用微透鏡陣列、光傳感器等關(guān)鍵技術(shù)，可以在拍攝后對焦點、視角等進行調(diào)整，實現(xiàn)單次拍攝多次利用。這種相機可為手術(shù)機器eabj2908.2.TamburriniG,FicucielloF,SicilianoB.Autonomyinsurgicmeaningfulhumancontro10(1):30-43.IEEETransactionsonMedicalRobo4.PatelRV,FerreiraA,AgrawalS5.YangGZ,CambiasJ,ClearyK,etal.Medicalrobotics—regulatory,ethical,andlegalconsiderationsforincreasinglevelsofautonomy[J].ScienceRobotics,2017,2(4):eaam8638.andquantificationusinonRobotics,2020,37(2):Analgorithmforoptimals(ICRA).IEEE,2017:2391-2398.vision-guidedroboticssystemfTransactionsonBiomedicalEngroboticsofttissuesurgery[J].Sciencetra337ra64-337ra64.clinicalapplicationsof3dplenopticcameras[C]//Next-GenerationRoboticsApplicationsIX:volume9494.SPIE,markersforguidingsurgicalrobots[C]//OpticalModelingandeabj2908.13.LeHN,NguyenH,WangZ,etal.Demonstrationofalstructured-illuminationthree-dimreconstructivebowelanastomosis[J].JournalofbiomedicalopticsMedicalRoboticsandBionics,2021,3(3):762-7715.MuradoreR,FioriniP,AkgunG,etal.Developmentosystemforsimplesurgicaltasks[J].InternationalJournalofAdvanced16.KhatibO.Inertialpropertiesinroboticmanipulation:Anobject-ltimedelays:Atwolayerapproachcombiningpassivityandtransparency[J].IEEEtransactionsonrobotics,2011,27(4):741-7518.SuB,YuS,LiX,etal.Autonomousrobotforremovingsuperficialtraumatic19.HeK,GkioxariG,DollárP,etal.Maskr-cnn[J/OL].IEEETransactionsonPatternAnalysisandMachineIntelligence,2020,42(2):386-39Letters,2022,7(2):3279-21.ShademanA,DumontMF,Lmarkersforguidingsurgicalrobots[C]//OpticalModelingandAVision-GuidedRobTransactionsonBiomedicalEngineering,2014,1317.DOI:10.1109/TBME.2014.2302385.ClinicalApplicationsof3DPlenopticCameras[C]//Next-GenerationRobotics.2015.BiomedicalEngineering,2017,64(99):549-556.DOI:10.1109/TBME.2017.2656803.structured-illuminatreconstructivebowelanastomosis[J].Journalofbiomedicaloptics,20127.SaeidiH,LeHND,Opf