医学领域的新新“人”类
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手术机器人的优势是手术切口小、给患者带来损害小，可谓是“低损伤治疗”。(资料图片)
本版在2007年1月26日刊发“机器人入驻手术室”系列文章后，受到读者的广泛关注。作为医学领域的新新“人”类，科学家和医生的超级助手，机器人从研究室走向手术室的一步，意义重大，机器人在临床实践中的应用将会大大促进医疗技术的发展。
机器人：为手术患者“减刑”
■齐攀
最近对一些关于创新机器人技术的研究，发现了一些在医疗技术舞台上的惊人发展，但这些新技术在普通民众中的知名度还不是很高。
其中最具创新的发明之一，或许就是被称为“达芬奇机器人”的外科手术系统。有了这一仪器的帮助，熟练的外科医生就可以对患者进行微创手术治疗。简而言之，微创意味着完成手术需要的切口更小，而对患者的治疗结果将更好。这样患者的住院时间将会大大缩短，手术后的疼痛也会减少，手术中的出血将降至最低，留下的手术疤痕也较以前小，并且可以更快地愈合。这些改变可以使病人显著受益，让他们可以更快地回到正常生活中。
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在使用这一机器人外科系统时，医生坐在靠近病人的控制台前，通过一个非常小的切口将微型摄影机或者微型手术机器臂嵌入患者体内，然后手术机械臂就会精确地按照医生的手部动作执行手术了。
美国印地安那州Noblesville市的妇女专科卫生中心主任、妇科专家David McLaughlin博士，自2005年7月就开始在一些手术中使用了达芬奇机器人外科系统。McLaughlin博士认为，与先前的手术方法相比，这一手术可以给患者带来显著的益处。而更重要的是，他的患者也都这样认为。
McLaughlin博士不断地重复进行此种对患者有益的手术，不仅为患者们提供这一创新的医学技术，而且他自己还有对这一技术的独到看法。他说，自己深信对需要手术治疗的患者给予同情和理解对他们的康复至关重要。“我也相信除了和我的患者进行广泛的、真诚的交流以外，医生可以为患者提供更富有同情心的做法，就是将他们的住院时间缩至最短，减少他们所需要经受的痛苦，并且可以为患者提供快速康复的机会。而达芬奇机器人外科手术系统对患者来说无疑是一种‘减刑’。这一仪器在使用时，可以通过3D图像增强手术的精确度，事实上，在许多手术中这一仪器提供的影像都优于传统手术方法。”
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McLaughlin博士在很多妇科手术中都使用这一仪器，例如微创子宫切除术、纤维瘤、卵巢囊肿以及卵巢切除术等。另外，该仪器还可应用于逆转绝育手术——输卵管吻合术，以及为了保存生育能力而进行的卵巢组织冷冻保存。
有人问这一机器人手术系统还有什么其他用途，McLaughlin博士说，随着对这一仪器的不断开发和技术的发展，将会给患者提供越来越多的机会。
机器人：给外科医生“松绑”
■彭湛峰
德国柏林洪堡大学的医生最近成功地进行了一例由机器人辅助的手术，为一位14岁的小姑娘装上了一只假耳。这次手术被称为医学界的一个突破。
柏林洪堡大学医学院的研究人员花了3年时间，研制出了这个优秀的机器人手术助理。研究人员亲昵地称它为奥托·马·戴克。戴克的第一位病人是14岁的女孩曼迪，她生下来左耳就没有长全。医生决定在她的左耳部位钻两个孔，然后装上一个用钛金属制作的人工耳。这个手术要求医生在几毫米的范围内进行精确打眼，稍不留神，就有可能对耳内组织造成严重损伤。
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医生说：“如果你用手在木头上同时钻3个一样大小的孔，那是很困难的。但机器人就能帮我们确定准确的位置。这次手术是由机器人来控制主刀医生的动作幅度。主刀医生可以自由操纵钻头，一旦钻头可能伤及耳内组织，机器人就会自动停止。”
去年11月，美国宾夕法尼亚州立大学的研究人员启用机器人完成了冠状动脉搭桥手术。他们所使用的机器人有两只机械手，机械手臂上装有摄像机，外科医生从控制台发出指令，通过摇控装置操纵机械手的动作并通过监视器了解手术的进展情况。
冠状动脉搭桥术是一种准确度要求极高的手术。在这个开胸手术中，切口的长度在30～40厘米之间。因此，握手术刀的那只手绝对不能抖动。现在，由机器人来完成这个手术中最复杂的步骤，主刀的外科医生终于可以松口气了，并且使心脏搭桥术变得更为安全、简单。
长期以来，医生早就可以对身体的其他内脏器官进行所谓的微创手术。但心脏手术由于难度大，至今仍需要给病人“开膛破肚”。而“宙斯”辅助心脏手术机器人的研制，使微创心脏手术终于有望成为现实。
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一位医生说：“如果成功的话，我们只需在病人胸部切开3～4个小孔。病人在医院只需休息两三天，一个星期后就可重新上班。”研究人员用一只猪心脏进行了机器人辅助手术实验，屏幕可以把手术视野放大6倍，但医生主要还是通过戴在头上的三维监视器对手术全过程进行监控。
手术机器人之所以令人关注，是因为这种机器人的优势是手术切口小、给患者带来损害小，可谓是“低损伤治疗”。目前预定进行临床试验的一种机器人的机械壁直径为10mm。以前开颅直径必须达数厘米的手术，今后有希望在10mm的开颅范围内就可以得到解决。开颅范围小，患者手术后恢复得就快，也能缩短住院时间，同时可大大减少目前约占治疗费用80%的住院费。
科学家预言，微型机器人将在医学领域得到应用，届时可派遣一名小小的“血管清道夫”机器人进入血液循环系统、不停地“清瘀”，使心血管病的发病率降至最低。到2010年，外科手术药丸将研制成功，它也是一种微型机器人，当病人把它吞下后，它就可深入病人体内进行各种外科手术。
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机器人：让科学研究“加速”
■张洁
欧洲一个研究小组研发了一种蝾螈的脊髓模型，并将它用于新型两栖类蝾螈式机器人的设计中。这种机器人能根据简单的电信号改变其运动速度和步法，表明脊髓内发散式的神经系统是掌控脊椎动物复杂运动能力的关键。
在《科学》杂志发表的一篇文章中，瑞士的EPFL和法国波尔多大学INSERM研究中心介绍了他们研制的机器人Salamandra Robotica。这个四条腿的黄色“生物”展示了许多有关脊椎动物运动的进化过程。这也说明机器人能被用于检测和证实生物学的某些观点，而自然界自身也常为机器人的设计提供实际的解决方案。
研究者应用一种蝾螈的脊髓数字模型来探究三个与脊椎动物运动有关的基本观点：脊髓到底发生了什么变化使得生物能从水生运动向陆生运动进化？四肢和躯干如何协调运动？脊髓如何转化脑干简单的电信号使得步法发生改变？
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在他们认为自己对这些问题已有答案后，研究小组将一个再现脊髓神经网络的双振荡器系统模型应用在最初的蝾螈样机器人上。简单电信号，比如高位脑组织下传给脊髓的信号，被笔记本电脑无线传送至机器人。这个信号足以使机器人改变其速度和方向，并能从走路变为游泳。因此，这个模型为所有的四脚生物体位于脊髓中的发散式神经机制是如何控制敏捷的运动，提供了一个可能的解释。
在这个研究中，机器人作为神经生物学的一种有用的工具，EPFL的教授Auke Ijspeert说：“机器人有力地证明我们的模型能有效改变速度、方向和步法(实验需要一个机械的‘身体’来被正确评价)，也能证实这些随之产生的运动同真蝾螈很相似。”
这些研究的最终目的是对更为复杂的人类脊髓神经环路进行更好的了解。如果脊髓接受的控制信号能被识别，在对脊髓损伤的患者治疗时，通过电刺激有可能重新启动这些信号。
这是一个生物学为机器人设计技术提出独特观点的鲜明生动的例证。“自然界在脊髓中找到一条很好的途径来形成复杂的网络回路以控制它们所支配的肌肉。”Ijspeert提出，“用一种简单的发散式途径调整独立的多个层次，这是一个奇异的方案。通过简单细微的信号改变其速度、方向和步法的机器人，如同活的生物体，在研究中将非常有用。”, 百拇医药