3.1 以影像為本的機械人手術自動化技術

手術機械人通常以遙操作模式工作，外科醫生透過操控機械人完成復雜的手術任務。下一代手術機械人系統將更加智能化，以協助外科醫生開展更精準的手術操作，和/或自動執行手術過程的某些特定步驟。該智能手術機械人的開發面臨幾個重大的科研挑戰，包括（1）如何高效可靠地感知手術對象及環境；(2) 如何在高度動態變化和不同病人獨特的環境中自動進行術前手術計劃和術中導航；(3)如何安全、準確地控製手術器械的動作；（4）如何為手術機械人集成高度智能，例如整體狀態感知和推理能力。

通過結合不同領域的專業知識和經驗，我們旨在開發應對這些挑戰的創新解決方案，其中包括 (1) 用於實時感知手術對象的三維幾何形狀、力和生物力學特性的新型系統和算法；(2) 基於醫院采集的機械人手術的海量圖像數據，進行數據驅動的智能手術計劃和導航；(3) 機械人與軟組織交互的視覺伺服控製器； (4) 基於深度學習的機器人手術智能。這些技術將集成到圖像引導手術機器人樣機中，該機器人能夠自動協助外科醫生以及執行單個手術步驟或連續多個的手術步驟。我們將以腹腔鏡子宮切除術 (TLH) 為例，通過體外實驗驗證該系統，獲得批準後將進行臨床試驗和試點應用。