da Vinci® Surgery - How It Works
來源：人工智能大健康
在智慧診斷的基礎上，人工智慧也正在被應用於治療領域，其中最重要的應用形式便是手術機器人。實際上，在這一次人工智慧浪潮興起之前，手術機器人已經有大約 30 年的研發和應用的歷史，但相應的成本一直比較高昂。
而隨著人工智慧技術的興起，手術機器人也面臨著新的發展，可以預期的是，其成本也會隨著技術的普及而逐漸降低，從而可以造福更多的人。
目前，手術機器人已經能夠很好地協助醫生實施手術，尤其在微創外科領域，可以發揮十分有效和準確的作用。
手術機器人可以分為兩個層級：一是醫生控制的機器人；二是全自動的機器人。到目前為止，由醫生控制的手術機器人系統發展得較為成熟，其中一些具有代表性且相互競爭的系統，可以體現出一定的發展脈絡。
第一，達芬奇手術機器人。目前，達芬奇手術機器人系統（Da Vinci Robot－assisted Surgical System）是全球應用最廣泛，且最為成功的手術機器人，它能夠應用於普外科、泌尿科、胸外科、心血管外科、小兒外科、婦科等領域。
達芬奇機器人整合了 3D 高清視野、可轉腕手術器械和直覺式動作控制三大特性，從而能夠在外科手術中，更廣泛地應用微創技術。該系統由位於手術室內的手術台，和手術室外的遠端控制終端兩部分構成。系統內的手術台是一個擁有 3 個機器手臂的機器人，負責對手術台上的病人實施具體手術。
這些機器手臂的靈活性要遠高於人類，且手臂上的微型攝影機可以進入人體內部。同時，機器手臂還可以完成某些人類醫師，難以完成的高難度手術。在遠端的終端設備上，電腦可以透過幾台攝影機拍攝的 2D 圖像，最終還原為高清的 3D 圖像，從而讓醫生可以監督或者干預手術的過程。在技術層面上，隨著人工智慧技術的不斷應用，其他實力雄厚的新興手術機器人，正不斷挑戰著「達芬奇」的地位。
第二，Verb 微創手術機器人。Verb Surgical 公司由谷歌母公司 Alphabet 和強生（Johnson ＆ Johnson）聯合建立，其在微創手術機器人領域的主打產品便是 Verb。Verb 微創手術機器人在體積、功能、使用安全和價格方面，比達芬奇手術機器人更具優勢。該智慧化手術機器人，不僅在體積上更精緻小巧，在功能上也更具多樣性和延展性。
它摒棄了遠端實施手術的想法，允許操作手術的醫生更靠近手術台。與現有的手術機器人相比，未來的新型手術機器人，將更多地運用人工智慧、深度學習和大數據的相關技術，從而使得相應的研發原理和操作流程，發生根本的改變。
第三，MAKO 機械臂手術輔助系統。2013 年，美國整形設備製造商 Stryker 收購了外科治療公司 MAKO，後者最為關鍵的技術就是 MAKO 機械臂手術輔助系統。該系統主要應用於膝關節單髁置換術和全膝關節成形術，可以進行即時手術。在切開手術部位的組織之前，該系統允許進行更多的膝關節軟組織，平衡的修正，還可以為手術置入物的定位、腿的長度，以及偏移情況提供精確的數據，更可以單獨為髖關節手術平台，提供擴展應用。
第四，SPORT Surgical 機器人手術系統。該系統是位於加拿大多倫多的泰坦醫療公司（Titan Medical）開發的項目，其價格遠遠低於達芬奇手術機器人。SPORT 系統將手術台、單切口攝影機、置和多關節器材結合，並旨在將機器人手術精細化。
手術醫生借助該系統，僅透過一個切口，即可進行微創手術。目前，泰坦醫療公司主要聚焦普通外科（膽囊、闌尾切除術），婦科（子宮切除良性腫瘤）和泌尿科三種手術類型。值得一提的是，2017 年 8 月，泰坦公司宣佈，已經完成與中國龍泰醫療有限公司的交易，這使得龍泰醫療成為泰坦公司的最大股東。（可怕啊，中國連國際的醫療都在滲透！）
當然，由醫生控制的手術機器人遠遠不止這四種，全球的許多醫療公司和科研機構，都在不斷開發新型的手術機器人系統，並且正逐步將其投入市場。但是，這種手術機器人仍然需要醫生的控制，因此嚴格來說並不是完全意義上的機器人。相比之下，全自動的手術機器人在技術上更進一步，也更能體現智慧化的前沿水平。目前，全自動的手術機器人，依然處於實驗室階段，但已顯示出巨大的發展潛力。
位於華盛頓的美國國家兒童健康系統（Children's National Health System）的研究團隊正致力於開發，能夠取代醫生雙手的自主手術機器人，他們認為這樣能夠提高手術的效率和安全性。2016 年 5 月，該團隊在著名期刊《科學轉化醫學》（Science Translational Medicine）上公佈了他們的研究成果 —— STAR（Smart Tissue Autonomous Robot），即智慧組織自主手術機器人。這是全球第一台，可以處理軟組織的自主手術機器人。
自主手術機器人研究進展乏力，有兩個重要的技術原因：一是缺少區分和監測目標組織器官的可視化系統，二是缺少能夠執行複雜手術任務的智慧算法。但是，STAR 內部全新架構的成像系統與智慧算法，使其不僅可以制訂手術方案，還可以根據成像系統傳回的資訊，判斷組織的變化，進而對手術方案作出調整。為了檢驗效果，研究團隊選擇了複雜性比較高的腸吻合手術，讓 STAR 與熟練的外科醫生、達芬奇機器人三者做了實驗比較。
從研究論文中的結果來看，無論是在離體還是在活體的吻合術中，STAR 都要明顯優於熟練的外科醫生，和達芬奇手術系統。目前，STAR 自主手術機器人，正在逐步向臨床階段邁進。由此，手術機器人的「輔助」或「助手」的地位將會得到根本改變，智慧機器有望真正接手外科醫生的工作，為人類進行外科手術等治療服務。
總體而言，在智慧診斷以及智慧治療領域，人工智慧優於人類的地方在於如下幾點。
第一，人工智慧系統可以透過快速的機器學習，不斷提高醫療的精確性和準確率。人類醫生對疾病的診斷，往往建立在長時間的學習基礎上，人工智慧卻可以在較短時間內，利用並行的算法進行快速的機器學習。機器學習的成長速度，遠遠超過人類醫生。也就是說，如果幾個月前人工智慧的診斷速度，還只是人類診斷速度的百分之幾，幾個月後它的診斷速度，就有可能接近人類甚至超過人類。
第二，人類醫生在診斷時往往會受到環境、情緒、精力和注意力等內外因素的干擾，人工智慧則不會受到環境、情緒、精力和注意力等因素的干擾。特別是在做手術的過程中，人工智慧和機器人的優勢會更為明顯，可以更好地提升手術的品質。因此，無論是醫生控制的機器人，還是自主機器人，研發的基本動力都來自人類提高醫療精準性的內在訴求。
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