通过Paul J.Heney，编辑主任
您的下一个操作可能由机器执行
在我祖母去世的最后几年里，一位家庭成员不止一次谈到她在这里的97年里看到了多少，科技改变了多少世界。从汽车的崛起、现代喷气式飞机旅行和太空竞赛到个人电脑、互联网和智能手机，这是（一直？）人类历史上一个令人震惊的时刻。但有理由认为她的曾孙子女在他们的最后几年可能会听到类似的声明。快进到2092年，我的孩子们可能会回首往事，惊讶于过去手术是如何用手进行的，甚至没有来自神奇的机器人的帮助，这些机器人在他们的一生中彻底改变了医疗保健。
也许是外科机器人中的凯迪拉克（Cadillac），由直觉外科公司制造的达芬奇外科系统，允许外科医生对患者进行极其精确和复杂的手术。这种机器可以在患者身上通过相对较小的切口（小到1到2厘米）进行操作，而不是几天前的巨大缝线。该系统价格接近200万美元，由几个部分组成：
•符合人体工程学设计的控制台，外科医生在操作时可坐在其中，
•在手术期间，病人躺在病人侧的推车上，
•四个交互式机械臂，
•高清3D视觉系统，以及
•公司的一系列内腕式仪器。
在你认为这是一个罕见的设备，你不可能在当地的医疗中心遇到，考虑到在过去的六月，大约2600个系统已经销售到几乎一样多的医院。达芬奇的机器人技术可以对外科医生的手部动作进行缩放、过滤，并将其转化为手腕内器械的精确动作，这些器械在患者体内积极工作。
医生坐在离患者几英尺远的控制台上进行手术。达芬奇将外科医生的手部动作转化为患者体内器械的相应微动作。直觉外科说，达芬奇系统提供了比开放手术更好的可视化、灵巧性、精确性和控制性，同时使外科医生能够通过微小的切口进行手术。
达芬奇的视觉系统将高分辨率视频传送到外科医生的控制台查看器中。这提供了比以前任何可用的都更高的视觉清晰度。当外科医生操作时，他或她会看到3D高清视频，以获得对深度的真实感知。数码变焦功能可以提供组织的高度放大视图。直觉外科声称，3D视觉的沉浸式质量提供了外科医生手和眼睛进入患者身体的虚拟延伸。
另一个经历了大量压力的外科机器人是IBIS系统，这是一种气动设备，可通过患者“锁孔”大小的切口工作，如左图所示。这个系统现在是第6版，是作为一个开源设计开发的，其成本可能是像达芬奇这样的设备的十分之一。东京理工大学生物材料与生物工程研究所的教授Kenji Kawashima说，气动是朱鹭的一种简单选择。
Kawashima说：“具有高功率重量比的气动执行机构无需减速齿轮，以实现足够扭矩和高后驾驶性能之间的兼容性，同时使系统更小、更轻。”。
此外，气动系统固有的弹性允许机器人在镊子接触物体时轻轻地吸收力。
IBIS最大的挑战是如何实现镊子尖端的自由度。对于从端钳机械手，使用气动执行器而不是电动马达来检测外力，基于压力值，无需力传感器。根据空气压力数据估计机器人顶端的力;然后，这些信息被发送给主机器人，然后反馈给外科医生的手。
Kawashima说：“我们专注于一种适用于外科机械手的柔性关节结构。”。“两个自由度弯曲接头采用高性能弹簧组件和钢丝驱动，两个自由度钢筋束驱动系统由四个气缸实现。”
外科医生可以从IBIS中看到的另一个好处是，机器人可以消除外科医生双手的抖动。操作员还可以更改非常精细运动的运动比率，并调整力反馈系数。这允许现场对系统进行更多定制。
根据弗劳恩霍夫国际摄影协会机器人与辅助系统部门主管马丁·海格勒的一份报告，主动机器人手术可以非常精确。用于骨科手术的系统，如无骨水泥种植，可将种植体与骨之间的间隙减少到0.05 mm，而手工手术的间隙为1至4 mm。手工拉刀通常会留下超过30%的大孔(只有20%的植入物与骨头接触)，而机器人铣削将这种接触水平提高到惊人的96%。
报告指出，医疗机器人的成本虽然仍然很高，但可以通过以下方式进行补偿：
•高系统使用率/高吞吐量，
•机器人辅助干预具有显著的治疗优势
•机器人与高科技诊断或治疗设备的结合。
海格勒指出，近年来，机器人前列腺切除术已经成为美国最受欢迎的手术方式，并推动了机器人的普及和销售。最近发表了大量关于医疗机器人成本/效益和风险方面的研究。一般来说，他们会得出积极的结论;然而，它们也表明在外科手术机器人的设计、操作和外科医生的培训方面有进一步的潜力。
在未来
IBIS面临着挑战。川岛解释说，开发一个实用的系统并不容易，团队需要强大的抓取能力，必须重新设计抓取机制。一个实用的系统可能还需要四五年的时间。
“我真的很尊重达芬奇，”他说。
图坦卡蒙大学正在进行体内实验，该团队正在开发第7版，该版本将能够用于临床实验。
在接下来的五到十年中，川岛看到机器人钳组件变得更加紧凑，并且适合更灵活的操作。他认为，到2030年，机器人手术将比传统手术更加普遍，因为系统将更加紧凑，对外科医生更有用。
东京科技大学生物材料与生物工程研究所
www.tmd.ac.jp/i-mde/www/bmc/people/index_e.html
根据以下文件提交：设计世界文章，机器人报告，医学的，运动控制•电机控制，机电一体化
十多年前，我在俄勒冈州波特兰的斯旺森博士用达芬奇机器人做了二尖瓣修复手术。我的经验非常好，比任何人都想象的要好得多。在医院里住了4天，我自己走了。3个小小的伤疤来证明这件事真的发生了。之后几乎没有疼痛，30天后挥动高尔夫球杆（医生建议）。关于这项技术，我说的太多了。
我在接受UPJ切除手术的那一边，那些小切口帮助我快速康复，真的很神奇。更令人惊讶的是，这个外科医生可能在世界的另一边....
我不知道科技已经发展到了这一步！想到这些机器可以通过1到2厘米的小切口在人类身上操作，真是令人惊讶。我不知道其他人的情况，但我绝对相信机器人会为我做手术。