冷冰冰的它正成為下一代手術的主角 | 啟明星之聲

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當“機器人做手術”從科幻電影走進真實醫(yī)院，很多人都會心生好奇：它究竟如何運作？是否真的比醫(yī)生更精準？會不會有一天完全替代人類？事實上，醫(yī)療手術機器人并不是冷冰冰的“自動醫(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)的方式完成復雜操作。

過去數十年間，手術機器人從實驗室探索走向臨床廣泛應用，一路飛速發(fā)展，已逐漸成為高端醫(yī)療裝備的標志性成果。了解它的發(fā)展歷程與未來方向，不僅能讓我們直觀感受現(xiàn)代醫(yī)學的跨越式進步，更能清晰看見科技正如何改變手術與治療的方式。

何為醫(yī)療機器人？

當談到“醫(yī)療機器人”時，很多人首先想到的是手術臺旁那臺龐大而精密的機械設備。但實際上，醫(yī)療機器人并不只存在于手術室，它們已悄然走進診療、康復和醫(yī)院自動化等多個場景，成為現(xiàn)代先進醫(yī)療體系中的重要成員。

簡單來說，醫(yī)療機器人就是應用在醫(yī)療場景中的機器人系統(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，完成那些重復性強、技術要求高或者存在較高風險的工作。例如，在高難度手術中幫助醫(yī)生在輻射環(huán)境下進行精細操作，在康復階段協(xié)助患者上下肢進行反復訓練，或者在醫(yī)院內部自動配送藥品和物資。借助精密機械結構、傳感器和智能控制技術，醫(yī)療機器人能夠提升醫(yī)療操作的穩(wěn)定性與精準性，同時減輕醫(yī)護人員的工作負擔。

從應用角度來看，醫(yī)療機器人通常可以分為三大類。

第一類是手術機器人，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)或復雜手術操作。醫(yī)生通常坐在控制臺前，通過遙操作或人機協(xié)作的方式控制機器人在患者體內進行精細動作。機器人手臂能夠過濾手部顫動、放大微小動作，使縫合、切除等操作更加精準、安全。

第二類是康復與輔助機器人。這類機器人更多出現(xiàn)在病房或康復中心，而不是手術室。例如，可穿戴的外骨骼設備可以幫助下肢無力或卒中后的患者重新學習行走；移乘輔助機器人可以幫助行動不便的患者完成從床到輪椅的轉移。這些設備通過重復、規(guī)范的訓練動作，幫助患者恢復功能，同時也減輕護理人員的體力負擔。

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

可以說，這三大類基本涵蓋了當前醫(yī)療機器人在診療、康復和醫(yī)院運營等方面的主要應用場景。隨著技術不斷進步，未來的醫(yī)療機器人將更加智能、更加精準，也將更廣泛地融入我們的醫(yī)療體系之中，讓醫(yī)療服務更加高效、安全和人性化。本文將重點介紹第一類，即手術機器人。

40余年醫(yī)療手術機器人發(fā)展之路

如果把醫(yī)學的發(fā)展比作一場不斷升級的“精細工程”，那么手術機器人就是其中最引人注目的技術成果之一。它的發(fā)展歷史并非一蹴而就，而是經歷了從大膽嘗試到廣泛應用的數十年演進。

手術機器人的故事可以追溯到1980年代。1985年，一臺原本用于工業(yè)生產的機械臂PUMA200被改造后用于神經外科腦部活檢手術。這是歷史上較早的機器人參與真實臨床手術的案例。

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

1990年代之后，科技進步讓手術機器人迎來了真正的發(fā)展契機。當時，研究人員設想：如果醫(yī)生可以遠距離操作機械臂完成手術，那么未來甚至可能實現(xiàn)“遠程手術”。在這樣的背景下，兩家公司開始嶄露頭角，即計算機運動（Computer Motion）和直覺外科（Intuitive Surgical）。經過技術競爭與整合，兩家公司合作推出的達芬奇（da Vinci）手術機器人成為劃時代的產品。

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

進入21世紀，手術機器人開始向更多細分領域拓展。脊柱外科、骨科關節(jié)置換、心血管介入等領域陸續(xù)開發(fā)出專用機器人系統(tǒng)。這些設備不再追求“通用”，而是圍繞某一類手術進行深度優(yōu)化。例如，有的機器人擅長精準植入螺釘，有的專門幫助醫(yī)生進行人工關節(jié)定位。與此同時，醫(yī)學界越來越強調“更小創(chuàng)傷”，推動機器人向單孔甚至自然腔道方向發(fā)展。近年來推出的單孔系統(tǒng)達芬奇SP，可以通過一個小切口完成多器械操作。在肺部診療方面，像Monarch和Ion這樣的腔內機器人，則能夠深入支氣管遠端，對早期肺結節(jié)進行精準活檢。

回顧這段歷史，可以看到手術機器人經歷了三個階段：最初是工業(yè)機械臂的探索應用，隨后是以達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、腔內化的發(fā)展趨勢。它們的共同目標始終如一，即讓手術更精準、更安全、創(chuàng)傷更小。

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

醫(yī)療手術機器人的多臨床場景應用

醫(yī)療手術機器人與臨床應用

手術機器人聽起來很先進，但它在真實醫(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”？實際上，在當前臨床實踐中，手術機器人更像是一種高度精密的“延伸之手”，它并不會獨立做決定，而是在醫(yī)生的控制和判斷下完成更加精準、穩(wěn)定的操作。

在臨床環(huán)境中，手術機器人的核心價值主要體現(xiàn)在三個方面：提高手術精度、降低手術創(chuàng)傷、優(yōu)化手術體驗。

以微創(chuàng)手術為例，傳統(tǒng)腹腔鏡手術雖然創(chuàng)口小，但器械操作受限，視野為二維畫面，醫(yī)生需要在長時間高強度狀態(tài)下完成復雜操作。而像達芬奇手術機器人這樣的系統(tǒng)，則提供三維高清放大視野和更靈活的機械腕結構，使醫(yī)生能夠在狹小空間內完成精細縫合與組織分離。機器人可以過濾手部自然顫動，將細微動作更加穩(wěn)定地傳遞到體內，從而提升操作精度。

在泌尿外科、婦科、普外科等領域，機器人手術已經成為成熟方案。例如前列腺癌根治術中，對神經和血管的保護要求極高，機器人系統(tǒng)的高精度操作有助于降低并發(fā)癥風險。對于患者來說，微創(chuàng)機器人手術通常意味著切口更小、出血更少、術后恢復更快。當然，并非所有手術都必須使用機器人，醫(yī)生會根據病情、技術條件和成本因素綜合判斷。

除了“更穩(wěn)更準”，手術機器人還在推動一些新的臨床可能性。例如在肺部早期腫瘤篩查中，腔內導航機器人如Ion可以深入更細小的支氣管區(qū)域進行活檢，提高對早期病灶的到達能力。這類技術正在改變“發(fā)現(xiàn)即晚期”的局面，使一些疾病有機會在更早階段被診斷和干預。

值得強調的是，手術機器人并不是或者說暫時還未成為“自動手術機器”。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。機器人不具備獨立診斷或自主手術能力，它的每一個動作都來自醫(yī)生的操作輸入。換句話說，機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。當然，機器人進入臨床也面臨挑戰(zhàn)，例如設備成本較高、操作培訓周期較長、對醫(yī)院空間和流程有一定要求等，但隨著技術進步和規(guī)模化應用，這些問題正在逐步得到解決。

總體來看，醫(yī)療手術機器人正在從“高端創(chuàng)新設備”逐漸轉變?yōu)椤俺Ｒ?guī)臨床工具”。它們不僅改變了手術方式，也在改變醫(yī)生的工作模式和患者的治療體驗。

未來，隨著感知能力與智能輔助功能的增強，手術機器人與臨床的結合將更加緊密，為精準醫(yī)學和微創(chuàng)治療提供更強有力的技術支撐。

醫(yī)療手術機器人的未來挑戰(zhàn)

目前，手術機器人已經在多個臨床領域取得成功，但這并不意味著技術發(fā)展已經走到終點。相反，當機器人逐漸從“高端設備”走向“常規(guī)工具”時，它面臨的挑戰(zhàn)也變得更加復雜和深層。

首先是尺寸、結構等技術層面的挑戰(zhàn)。當前主流系統(tǒng)仍以大型或中型機械臂為主，例如達芬奇手術機器人代表的多孔腔鏡平臺。這類系統(tǒng)在穩(wěn)定性和精細操作方面表現(xiàn)優(yōu)異，但體積較大、結構相對剛性，在進入更狹窄、更復雜的人體腔道時仍存在局限。

未來的手術機器人如果要深入更細小的支氣管、血管或其他微小通道，就需要在結構形態(tài)、驅動方式和材料技術上實現(xiàn)突破，例如發(fā)展更加柔性、連續(xù)體化的小型機器人結構。這不僅是尺寸縮小的問題，更涉及精確建模、實時控制和安全保障等一系列技術難題。

其次是感知能力不足。當前大多數手術機器人高度依賴視覺系統(tǒng)，醫(yī)生通過高清影像進行操作判斷，但對組織的“觸覺”感知仍然有限。在傳統(tǒng)手術中，醫(yī)生可以通過手指感受組織的軟硬、彈性和張力變化，而在機器人手術中，這種觸覺反饋往往被削弱甚至缺失。

未來，如果能夠實現(xiàn)高精度力反饋、多模態(tài)傳感融合甚至實時組織識別，機器人將不再只是“精密執(zhí)行器”，而會成為具備環(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集成可靠傳感器，并確保數據的實時性與穩(wěn)定性，是一項長期挑戰(zhàn)。

再次是智能化與自主化的邊界問題。隨著人工智能技術的發(fā)展，人們自然會設想：機器人能否部分自主地完成某些步驟？事實上，在手術這樣高度復雜且涉及生命安全的場景中，完全自主仍存在倫理與技術雙重障礙。醫(yī)生的判斷不僅依賴影像數據，還依賴經驗、直覺和臨床背景。

未來更現(xiàn)實的發(fā)展方向，可能是先行“智能輔助”而非立刻“完全自主”，即通過算法幫助醫(yī)生識別關鍵結構、規(guī)劃路徑或預警風險，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)。手術機器人系統(tǒng)價格昂貴，維護與耗材費用高，對醫(yī)院空間、培訓體系和手術流程都有較高要求。這使得許多基層醫(yī)療機構難以廣泛部署。如何在保證安全和性能的前提下降低整體成本，提高設備普及率，是行業(yè)持續(xù)努力的方向。只有當技術真正走向規(guī)模化應用，更多患者才能受益。

總體來看，醫(yī)療手術機器人的未來發(fā)展，并不僅僅取決于執(zhí)行機構的小型化升級、人工智能算法的進步或具身智能能力的增強，更是一項涵蓋技術、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)范性和經濟可及性方面經受長期檢驗。只有在確保可靠、可控、可驗證的前提下持續(xù)創(chuàng)新，手術機器人才能真正融入醫(yī)療體系，成為醫(yī)生值得信賴的技術伙伴，并在更多臨床場景中發(fā)揮價值，推動現(xiàn)代醫(yī)學向更加精準、微創(chuàng)與智能化的方向發(fā)展。

-本文刊載于《世界科學》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學研究所副研究員；高安柱是上海交通大學自動化與感知學院/醫(yī)療機器人研究院教授-

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