近日，中國科學(xué)院自動化研究所團隊研發(fā)出一款自主顯微眼科手術(shù)機器人系統(tǒng)，并驗證了臨床可行性。該系統(tǒng)在整個眼內(nèi)空間能夠?qū)崿F(xiàn)自主的視網(wǎng)膜下和血管內(nèi)注射，可以提高眼底注射的精確性、安全性和一致性，并減少醫(yī)源性損傷，同時能夠輔助外科醫(yī)生更加專注于手術(shù)設(shè)計和監(jiān)督任務(wù)。

　　視覺是人類感知世界、獲取外部信息的主要渠道。由于眼睛軟組織結(jié)構(gòu)精細、操作空間狹小，醫(yī)生在眼內(nèi)手術(shù)中的手動操作面臨著挑戰(zhàn)。自主機器人手術(shù)系統(tǒng)在眼科手術(shù)中的應(yīng)用，能夠通過更智能、精準的操作控制來提升手術(shù)安全性，縮短外科醫(yī)生學(xué)習曲線，為多種眼科疾病的治療提供了新可能。

　　自主顯微眼科手術(shù)機器人系統(tǒng)構(gòu)建了從術(shù)中三維空間感知、跨尺度精確定位到軌跡精準控制的核心算法模塊。在三維空間感知方面，研究提出了多視角空間融合方法，克服了多模態(tài)眼內(nèi)成像中的成像異質(zhì)性和動態(tài)空間失準問題，構(gòu)建了術(shù)中動態(tài)更新的全局三維地圖，實現(xiàn)了對眼內(nèi)區(qū)域的全面感知；在精確定位方面，研究提出了基于準則加權(quán)的多傳感器數(shù)據(jù)融合方法，解決了檢測范圍、誤差幅度和采樣頻率的差異，使機器人手術(shù)器械尖端在眼內(nèi)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)精確的宏觀—微觀定位；在軌跡控制方面，研究提出了多約束目標優(yōu)化方法，對機器人末端執(zhí)行器的軌跡進行精確規(guī)劃，并結(jié)合人監(jiān)督下的力—位置—影像混合控制確保了手術(shù)安全性。

　　在眼球假體、離體豬眼球及活體動物眼球的視網(wǎng)膜下注射與血管注射實驗驗證中，該系統(tǒng)均實現(xiàn)了100%的注射成功率。與醫(yī)生手動手術(shù)及醫(yī)生主從操作機器人手術(shù)相比，平均定位誤差分別減少了79.87%和54.61%，表現(xiàn)出更高的安全性和精準性。

　　這一研究為眼內(nèi)手術(shù)的自主化開辟了新的技術(shù)路徑，驗證了自主機器人在顯微手術(shù)中應(yīng)用的可行性，有望推動眼科手術(shù)治療的智能化和精準化升級，在遠程醫(yī)療和極端環(huán)境等復(fù)雜場景中展現(xiàn)出應(yīng)用潛力。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在《科學(xué)-機器人》（Science Robotics）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、中國科學(xué)院相關(guān)項目等的支持。

顯微眼科機器人進行自主視網(wǎng)膜手術(shù)示意圖