Frontier 研究
机器人
机器人加入一个已经知晓一切所在位置的系统。规划、患者与器械均被追踪;机器人驶向外科医生已批准的规划位置,然后停止。
这是什么
先有导航,再有机械臂。
多数手术机器人携带各自的位置感知系统。我们的方案无需如此:它接入 Medivis 导航已经运行的同一套配准与追踪系统,因此机器人继承了外科医生正在查看的规划、解剖结构与器械位置。
按技能划分的自主程度
六个等级。已获批准的机器人系统位于第 1 级，少数系统达到第 2 级。
该领域用 0 到 5 级的自主程度量表来描述手术机器人，刻意参照了自动驾驶汽车的分级方式。这是监管机构评估机器人与外科医生之间决策分配的通用语言。目前，大多数经 FDA 批准的手术机器人处于第 1 级。少数获批系统在单一既定任务上达到第 2 级，例如按照外科医生认可的方案进行骨骼预备。这就是该领域已跨越的门槛。而所有高于这一水平的部分，正是工作的重心所在。
- 0 无自主性
各方职责机器人实时执行外科医生的直接动作。远程操作。
手术示例每一个动作都是外科医生手部动作的缩放与过滤呈现。
- 1 机器人辅助 当今大多数获批机器人
各方职责外科医生持续掌控操作;机器人提供机械引导或增强。
手术示例在人工操作的同时进行震颤过滤、手动引导、虚拟固定(禁飞墙)。
- 2 任务自主 当今最先进水平
各方职责外科医生指定并批准一项具体任务;机器人独立执行该单一任务,然后停止。目标与时机由人工选择。
手术示例外科医生指定轨迹;机器人将椎弓根螺钉或活检针驶向该轨迹。每项任务均有人工介入。
- 3 条件自主
各方职责机器人生成操作序列,并可运行一连串子任务;外科医生密切监督,批准或介入。
手术示例机器人规划并执行多步骤序列,完成整个螺钉置入层级(钻孔、攻丝、置入),外科医生全程监控,可随时接管。
- 4 高度自主
各方职责机器人做出术中决策并执行手术;具备资质的外科医生进行监督,但不参与操作。
手术示例机器人根据术中所见调整规划;外科医生在旁观察,随时准备终止操作。
- 5 完全自主 目前没有路径
各方职责无需人工参与。由机器人外科医生独立完成整个手术。
手术示例目前尚不存在。属于愿景目标;目前没有监管路径。
简而言之:0 机器人是提线木偶。1 它辅助你的手。2 它执行一项你批准的任务。3 它执行一段受监督的序列。4 它做决策,你在旁观察。5 它独立操作。
等级来源:Yang G-Z 等,《医疗机器人:自主程度提升中的监管、伦理与法律考量》,《Science Robotics》,2017 年。
工作原理
一个已经知道一切所在的闭环。
01
一次配准
机械臂使用与导航系统相同的患者配准和器械追踪。无需第二套坐标系,无需二次设置。
02
驶向计划
外科医生确认计划中的路径。机械臂将导向器定位到位并保持稳定。外科医生通过导向器完成操作,或确认进入下一步。
03
始终有外科医生在监督
我们追求的每一个层级都让外科医生保持在闭环之中,按任务或按流程进行监督,并能随时接管。自主能力随着机队数据证明其安全性,逐项技能地提升。
