冷冰冰的它正成為下一代手術(shù)的主角 | 啟明星之聲

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當(dāng)“機(jī)器人做手術(shù)”從科幻電影走進(jìn)真實(shí)醫(yī)院，很多人都會(huì)心生好奇：它究竟如何運(yùn)作？是否真的比醫(yī)生更精準(zhǔn)？會(huì)不會(huì)有一天完全替代人類？事實(shí)上，醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人并不是冷冰冰的“自動(dòng)醫(yī)生”，而是一種高度精密的智能工具——它在醫(yī)生的控制下，以更穩(wěn)定、更微創(chuàng)的方式完成復(fù)雜操作。

過(guò)去數(shù)十年間，手術(shù)機(jī)器人從實(shí)驗(yàn)室探索走向臨床廣泛應(yīng)用，一路飛速發(fā)展，已逐漸成為高端醫(yī)療裝備的標(biāo)志性成果。了解它的發(fā)展歷程與未來(lái)方向，不僅能讓我們直觀感受現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的跨越式進(jìn)步，更能清晰看見(jiàn)科技正如何改變手術(shù)與治療的方式。

何為醫(yī)療機(jī)器人？

當(dāng)談到“醫(yī)療機(jī)器人”時(shí)，很多人首先想到的是手術(shù)臺(tái)旁那臺(tái)龐大而精密的機(jī)械設(shè)備。但實(shí)際上，醫(yī)療機(jī)器人并不只存在于手術(shù)室，它們已悄然走進(jìn)診療、康復(fù)和醫(yī)院自動(dòng)化等多個(gè)場(chǎng)景，成為現(xiàn)代先進(jìn)醫(yī)療體系中的重要成員。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，醫(yī)療機(jī)器人就是應(yīng)用在醫(yī)療場(chǎng)景中的機(jī)器人系統(tǒng)。它們可以在特定情況下輔助醫(yī)生，甚至在一定程度上代替醫(yī)生，完成那些重復(fù)性強(qiáng)、技術(shù)要求高或者存在較高風(fēng)險(xiǎn)的工作。例如，在高難度手術(shù)中幫助醫(yī)生在輻射環(huán)境下進(jìn)行精細(xì)操作，在康復(fù)階段協(xié)助患者上下肢進(jìn)行反復(fù)訓(xùn)練，或者在醫(yī)院內(nèi)部自動(dòng)配送藥品和物資。借助精密機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳感器和智能控制技術(shù)，醫(yī)療機(jī)器人能夠提升醫(yī)療操作的穩(wěn)定性與精準(zhǔn)性，同時(shí)減輕醫(yī)護(hù)人員的工作負(fù)擔(dān)。

從應(yīng)用角度來(lái)看，醫(yī)療機(jī)器人通常可以分為三大類。

第一類是手術(shù)機(jī)器人，這是公眾最熟悉的一種。它們主要用于輔助醫(yī)生完成微創(chuàng)或復(fù)雜手術(shù)操作。醫(yī)生通常坐在控制臺(tái)前，通過(guò)遙操作或人機(jī)協(xié)作的方式控制機(jī)器人在患者體內(nèi)進(jìn)行精細(xì)動(dòng)作。機(jī)器人手臂能夠過(guò)濾手部顫動(dòng)、放大微小動(dòng)作，使縫合、切除等操作更加精準(zhǔn)、安全。

第二類是康復(fù)與輔助機(jī)器人。這類機(jī)器人更多出現(xiàn)在病房或康復(fù)中心，而不是手術(shù)室。例如，可穿戴的外骨骼設(shè)備可以幫助下肢無(wú)力或卒中后的患者重新學(xué)習(xí)行走；移乘輔助機(jī)器人可以幫助行動(dòng)不便的患者完成從床到輪椅的轉(zhuǎn)移。這些設(shè)備通過(guò)重復(fù)、規(guī)范的訓(xùn)練動(dòng)作，幫助患者恢復(fù)功能，同時(shí)也減輕護(hù)理人員的體力負(fù)擔(dān)。

第三類是醫(yī)院自動(dòng)化機(jī)器人。它們主要承擔(dān)“幕后工作”。在一些大型醫(yī)院里，移動(dòng)機(jī)器人可以自主在走廊中穿行，完成藥品、檢驗(yàn)樣本或醫(yī)療物資的遞送；自動(dòng)化分揀系統(tǒng)則可以高效準(zhǔn)確地完成藥品配發(fā)。這類機(jī)器人雖然不直接參與診療，卻大大提高了醫(yī)院的運(yùn)行效率，減少了人為差錯(cuò)。

可以說(shuō)，這三大類基本涵蓋了當(dāng)前醫(yī)療機(jī)器人在診療、康復(fù)和醫(yī)院運(yùn)營(yíng)等方面的主要應(yīng)用場(chǎng)景。隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，未來(lái)的醫(yī)療機(jī)器人將更加智能、更加精準(zhǔn)，也將更廣泛地融入我們的醫(yī)療體系之中，讓醫(yī)療服務(wù)更加高效、安全和人性化。本文將重點(diǎn)介紹第一類，即手術(shù)機(jī)器人。

40余年醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人發(fā)展之路

如果把醫(yī)學(xué)的發(fā)展比作一場(chǎng)不斷升級(jí)的“精細(xì)工程”，那么手術(shù)機(jī)器人就是其中最引人注目的技術(shù)成果之一。它的發(fā)展歷史并非一蹴而就，而是經(jīng)歷了從大膽嘗試到廣泛應(yīng)用的數(shù)十年演進(jìn)。

手術(shù)機(jī)器人的故事可以追溯到1980年代。1985年，一臺(tái)原本用于工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械臂PUMA200被改造后用于神經(jīng)外科腦部活檢手術(shù)。這是歷史上較早的機(jī)器人參與真實(shí)臨床手術(shù)的案例。

醫(yī)生利用機(jī)器人的高精度定位能力，在患者顱內(nèi)完成精準(zhǔn)腫瘤取樣操作。雖然那時(shí)的機(jī)器人還談不上“智能”，本質(zhì)上只是精密的機(jī)械執(zhí)行器，但它證明了一件重要的事情：機(jī)器可以在某些方面比人手更穩(wěn)定、更精準(zhǔn)。

1990年代之后，科技進(jìn)步讓手術(shù)機(jī)器人迎來(lái)了真正的發(fā)展契機(jī)。當(dāng)時(shí)，研究人員設(shè)想：如果醫(yī)生可以遠(yuǎn)距離操作機(jī)械臂完成手術(shù)，那么未來(lái)甚至可能實(shí)現(xiàn)“遠(yuǎn)程手術(shù)”。在這樣的背景下，兩家公司開(kāi)始嶄露頭角，即計(jì)算機(jī)運(yùn)動(dòng)（Computer Motion）和直覺(jué)外科（Intuitive Surgical）。經(jīng)過(guò)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)與整合，兩家公司合作推出的達(dá)芬奇（da Vinci）手術(shù)機(jī)器人成為劃時(shí)代的產(chǎn)品。

達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的出現(xiàn)，標(biāo)志著手術(shù)機(jī)器人真正走入主流醫(yī)療體系。醫(yī)生不再直接站在手術(shù)臺(tái)旁操作器械，而是坐在控制臺(tái)前，通過(guò)主從式遙操作控制體內(nèi)的機(jī)械臂。系統(tǒng)配備三維高清放大視野，可以過(guò)濾手部顫動(dòng)，并將微小動(dòng)作放大，使縫合、分離、止血等操作更加精細(xì)。這種方式特別適合微創(chuàng)手術(shù)，比如前列腺癌根治術(shù)、婦科手術(shù)等。患者創(chuàng)口更小、恢復(fù)更快，而醫(yī)生的操作也更加穩(wěn)定。可以說(shuō)，達(dá)芬奇系統(tǒng)讓“機(jī)器人做手術(shù)”從科幻變成現(xiàn)實(shí)。

進(jìn)入21世紀(jì)，手術(shù)機(jī)器人開(kāi)始向更多細(xì)分領(lǐng)域拓展。脊柱外科、骨科關(guān)節(jié)置換、心血管介入等領(lǐng)域陸續(xù)開(kāi)發(fā)出專用機(jī)器人系統(tǒng)。這些設(shè)備不再追求“通用”，而是圍繞某一類手術(shù)進(jìn)行深度優(yōu)化。例如，有的機(jī)器人擅長(zhǎng)精準(zhǔn)植入螺釘，有的專門幫助醫(yī)生進(jìn)行人工關(guān)節(jié)定位。與此同時(shí)，醫(yī)學(xué)界越來(lái)越強(qiáng)調(diào)“更小創(chuàng)傷”，推動(dòng)機(jī)器人向單孔甚至自然腔道方向發(fā)展。近年來(lái)推出的單孔系統(tǒng)達(dá)芬奇SP，可以通過(guò)一個(gè)小切口完成多器械操作。在肺部診療方面，像Monarch和Ion這樣的腔內(nèi)機(jī)器人，則能夠深入支氣管遠(yuǎn)端，對(duì)早期肺結(jié)節(jié)進(jìn)行精準(zhǔn)活檢。

回顧這段歷史，可以看到手術(shù)機(jī)器人經(jīng)歷了三個(gè)階段：最初是工業(yè)機(jī)械臂的探索應(yīng)用，隨后是以達(dá)芬奇為代表的多孔腔鏡主從系統(tǒng)，再到如今更加專科化、微創(chuàng)化、腔內(nèi)化的發(fā)展趨勢(shì)。它們的共同目標(biāo)始終如一，即讓手術(shù)更精準(zhǔn)、更安全、創(chuàng)傷更小。

未來(lái)，隨著柔性材料、微型傳感器和人工智能技術(shù)的進(jìn)步，手術(shù)機(jī)器人可能會(huì)變得更加“靈活”和“聰明”。也許有一天，它們能夠深入人體最細(xì)微的空間，在疾病剛剛萌芽時(shí)就進(jìn)行早期干預(yù)。那時(shí)，手術(shù)機(jī)器人不再只是“醫(yī)生的工具”，而會(huì)成為醫(yī)療體系中更重要的技術(shù)伙伴。

醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人的多臨床場(chǎng)景應(yīng)用

醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人與臨床應(yīng)用

手術(shù)機(jī)器人聽(tīng)起來(lái)很先進(jìn)，但它在真實(shí)醫(yī)院里到底扮演什么角色？是代替醫(yī)生，還是只是“高端工具”？實(shí)際上，在當(dāng)前臨床實(shí)踐中，手術(shù)機(jī)器人更像是一種高度精密的“延伸之手”，它并不會(huì)獨(dú)立做決定，而是在醫(yī)生的控制和判斷下完成更加精準(zhǔn)、穩(wěn)定的操作。

在臨床環(huán)境中，手術(shù)機(jī)器人的核心價(jià)值主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：提高手術(shù)精度、降低手術(shù)創(chuàng)傷、優(yōu)化手術(shù)體驗(yàn)。

以微創(chuàng)手術(shù)為例，傳統(tǒng)腹腔鏡手術(shù)雖然創(chuàng)口小，但器械操作受限，視野為二維畫面，醫(yī)生需要在長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度狀態(tài)下完成復(fù)雜操作。而像達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人這樣的系統(tǒng)，則提供三維高清放大視野和更靈活的機(jī)械腕結(jié)構(gòu)，使醫(yī)生能夠在狹小空間內(nèi)完成精細(xì)縫合與組織分離。機(jī)器人可以過(guò)濾手部自然顫動(dòng)，將細(xì)微動(dòng)作更加穩(wěn)定地傳遞到體內(nèi)，從而提升操作精度。

在泌尿外科、婦科、普外科等領(lǐng)域，機(jī)器人手術(shù)已經(jīng)成為成熟方案。例如前列腺癌根治術(shù)中，對(duì)神經(jīng)和血管的保護(hù)要求極高，機(jī)器人系統(tǒng)的高精度操作有助于降低并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于患者來(lái)說(shuō)，微創(chuàng)機(jī)器人手術(shù)通常意味著切口更小、出血更少、術(shù)后恢復(fù)更快。當(dāng)然，并非所有手術(shù)都必須使用機(jī)器人，醫(yī)生會(huì)根據(jù)病情、技術(shù)條件和成本因素綜合判斷。

除了“更穩(wěn)更準(zhǔn)”，手術(shù)機(jī)器人還在推動(dòng)一些新的臨床可能性。例如在肺部早期腫瘤篩查中，腔內(nèi)導(dǎo)航機(jī)器人如Ion可以深入更細(xì)小的支氣管區(qū)域進(jìn)行活檢，提高對(duì)早期病灶的到達(dá)能力。這類技術(shù)正在改變“發(fā)現(xiàn)即晚期”的局面，使一些疾病有機(jī)會(huì)在更早階段被診斷和干預(yù)。

值得強(qiáng)調(diào)的是，手術(shù)機(jī)器人并不是或者說(shuō)暫時(shí)還未成為“自動(dòng)手術(shù)機(jī)器”。目前主流系統(tǒng)都采用主從式遙操作模式，醫(yī)生始終處于決策和控制核心。機(jī)器人不具備獨(dú)立診斷或自主手術(shù)能力，它的每一個(gè)動(dòng)作都來(lái)自醫(yī)生的操作輸入。換句話說(shuō)，機(jī)器人的功能是放大醫(yī)生的能力，而不是替代醫(yī)生的判斷。當(dāng)然，機(jī)器人進(jìn)入臨床也面臨挑戰(zhàn)，例如設(shè)備成本較高、操作培訓(xùn)周期較長(zhǎng)、對(duì)醫(yī)院空間和流程有一定要求等，但隨著技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模化應(yīng)用，這些問(wèn)題正在逐步得到解決。

總體來(lái)看，醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人正在從“高端創(chuàng)新設(shè)備”逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤俺Ｒ?guī)臨床工具”。它們不僅改變了手術(shù)方式，也在改變醫(yī)生的工作模式和患者的治療體驗(yàn)。

未來(lái)，隨著感知能力與智能輔助功能的增強(qiáng)，手術(shù)機(jī)器人與臨床的結(jié)合將更加緊密，為精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)和微創(chuàng)治療提供更強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人的未來(lái)挑戰(zhàn)

目前，手術(shù)機(jī)器人已經(jīng)在多個(gè)臨床領(lǐng)域取得成功，但這并不意味著技術(shù)發(fā)展已經(jīng)走到終點(diǎn)。相反，當(dāng)機(jī)器人逐漸從“高端設(shè)備”走向“常規(guī)工具”時(shí)，它面臨的挑戰(zhàn)也變得更加復(fù)雜和深層。

首先是尺寸、結(jié)構(gòu)等技術(shù)層面的挑戰(zhàn)。當(dāng)前主流系統(tǒng)仍以大型或中型機(jī)械臂為主，例如達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人代表的多孔腔鏡平臺(tái)。這類系統(tǒng)在穩(wěn)定性和精細(xì)操作方面表現(xiàn)優(yōu)異，但體積較大、結(jié)構(gòu)相對(duì)剛性，在進(jìn)入更狹窄、更復(fù)雜的人體腔道時(shí)仍存在局限。

未來(lái)的手術(shù)機(jī)器人如果要深入更細(xì)小的支氣管、血管或其他微小通道，就需要在結(jié)構(gòu)形態(tài)、驅(qū)動(dòng)方式和材料技術(shù)上實(shí)現(xiàn)突破，例如發(fā)展更加柔性、連續(xù)體化的小型機(jī)器人結(jié)構(gòu)。這不僅是尺寸縮小的問(wèn)題，更涉及精確建模、實(shí)時(shí)控制和安全保障等一系列技術(shù)難題。

其次是感知能力不足。當(dāng)前大多數(shù)手術(shù)機(jī)器人高度依賴視覺(jué)系統(tǒng)，醫(yī)生通過(guò)高清影像進(jìn)行操作判斷，但對(duì)組織的“觸覺(jué)”感知仍然有限。在傳統(tǒng)手術(shù)中，醫(yī)生可以通過(guò)手指感受組織的軟硬、彈性和張力變化，而在機(jī)器人手術(shù)中，這種觸覺(jué)反饋往往被削弱甚至缺失。

未來(lái)，如果能夠?qū)崿F(xiàn)高精度力反饋、多模態(tài)傳感融合甚至實(shí)時(shí)組織識(shí)別，機(jī)器人將不再只是“精密執(zhí)行器”，而會(huì)成為具備環(huán)境感知能力的智能輔助系統(tǒng)。然而，如何在保證體積小型化的同時(shí)集成可靠傳感器，并確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性與穩(wěn)定性，是一項(xiàng)長(zhǎng)期挑戰(zhàn)。

再次是智能化與自主化的邊界問(wèn)題。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，人們自然會(huì)設(shè)想：機(jī)器人能否部分自主地完成某些步驟？事實(shí)上，在手術(shù)這樣高度復(fù)雜且涉及生命安全的場(chǎng)景中，完全自主仍存在倫理與技術(shù)雙重障礙。醫(yī)生的判斷不僅依賴影像數(shù)據(jù)，還依賴經(jīng)驗(yàn)、直覺(jué)和臨床背景。

未來(lái)更現(xiàn)實(shí)的發(fā)展方向，可能是先行“智能輔助”而非立刻“完全自主”，即通過(guò)算法幫助醫(yī)生識(shí)別關(guān)鍵結(jié)構(gòu)、規(guī)劃路徑或預(yù)警風(fēng)險(xiǎn)，而最終決策仍由人類掌控。

最后，成本與可及性也是重要挑戰(zhàn)。手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)價(jià)格昂貴，維護(hù)與耗材費(fèi)用高，對(duì)醫(yī)院空間、培訓(xùn)體系和手術(shù)流程都有較高要求。這使得許多基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)難以廣泛部署。如何在保證安全和性能的前提下降低整體成本，提高設(shè)備普及率，是行業(yè)持續(xù)努力的方向。只有當(dāng)技術(shù)真正走向規(guī)模化應(yīng)用，更多患者才能受益。

總體來(lái)看，醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人的未來(lái)發(fā)展，并不僅僅取決于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的小型化升級(jí)、人工智能算法的進(jìn)步或具身智能能力的增強(qiáng)，更是一項(xiàng)涵蓋技術(shù)、安全、倫理、成本的系統(tǒng)性工程。它既要在精密控制與智能感知層面不斷突破，也必須在臨床安全性、法規(guī)規(guī)范性和經(jīng)濟(jì)可及性方面經(jīng)受長(zhǎng)期檢驗(yàn)。只有在確保可靠、可控、可驗(yàn)證的前提下持續(xù)創(chuàng)新，手術(shù)機(jī)器人才能真正融入醫(yī)療體系，成為醫(yī)生值得信賴的技術(shù)伙伴，并在更多臨床場(chǎng)景中發(fā)揮價(jià)值，推動(dòng)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)向更加精準(zhǔn)、微創(chuàng)與智能化的方向發(fā)展。

-本文刊載于《世界科學(xué)》雜志2026年第3期“今日啟明星”專欄。文章作者梁偲是上海市科學(xué)學(xué)研究所副研究員；高安柱是上海交通大學(xué)自動(dòng)化與感知學(xué)院/醫(yī)療機(jī)器人研究院教授-

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