全球首次！用宇樹機器人做手術(shù)，中國00后博士登Nature

一項發(fā)表于Nature的開創(chuàng)性研究，以宇樹G1人形機器人為載體，全球首次驗證通用人形機器人遠程操控完成活體腹腔鏡手術(shù)的可行性。

撰文 | 凌駿

很長一段時間里，人形機器人做手術(shù)，就像是科幻電影里的橋段。

現(xiàn)實中，這些能蹦能跳的人形機器人，真的能走進手術(shù)室，滿足微創(chuàng)手術(shù)對精度、穩(wěn)定和安全的苛刻要求嗎？

現(xiàn)在，這個問題第一次有了答案。7月8日，國際頂刊Nature在線發(fā)表了一篇題為《人形機器人用于外科手術(shù)的活體可行性研究》的論文。

研究團隊把一臺市面上就能買到的通用型人形機器人——宇樹G1，搬進了手術(shù)室，讓它握著給人類醫(yī)生使用的普通腹腔鏡器械，通過遠程操控，為兩頭活豬完成了標(biāo)準(zhǔn)的腹腔鏡膽囊切除術(shù)。

這也是全球首次有人形機器人，在活體上走完一整套微創(chuàng)手術(shù)流程。值得一提的是，這篇論文的第一作者兼通訊作者，是一位00后中國博士生梁澤楷。以第一作者兼通訊作者的身份，在Nature上發(fā)表這樣一項跨越工程與臨床的研究，在同齡人中相當(dāng)少見。

為什么想用“人形機器人”？

據(jù)了解，梁澤楷2023年本科畢業(yè)于華中科技大學(xué)，2025年在加州大學(xué)圣地亞哥分校取得碩士學(xué)位，目前在該校Michael C. Yip教授的實驗室攻讀博士。

要理解這項研究的分量，得先弄清楚它和傳統(tǒng)手術(shù)機器人的根本區(qū)別。

過去二十多年里，醫(yī)療機器人的代表是達芬奇手術(shù)系統(tǒng)這樣的專用平臺。它性能強，臨床應(yīng)用成熟，但也帶來一系列現(xiàn)實負(fù)擔(dān)。

比如，造價高昂，耗材專用，維護合同層層捆綁，加上龐大的機械臂和床旁控制臺占據(jù)大量空間，使得機器人手術(shù)長期被限制在資源雄厚的三甲級醫(yī)療中心。

更關(guān)鍵的是，大多數(shù)手術(shù)室最初是按照人類徒手操作來設(shè)計的，專用機器人進場往往需要額外的空間協(xié)調(diào)、機器人對接和術(shù)中反復(fù)調(diào)整。

人形機器人恰恰提供了另一條思路。它和人類共享相似的形態(tài)，理論上能夠直接融入人類設(shè)計的空間、工具和工作流程，握著人類醫(yī)生本就在用的普通手術(shù)器械操作，而不必依賴機器人專用的昂貴耗材。

除了做手術(shù)，具備靈巧操作能力的人形機器人還能承擔(dān)與患者互動、床旁輔助、醫(yī)院物流等更廣泛的任務(wù)。在護理需求持續(xù)增長、臨床人手日益緊張的今天，這種一機多用的潛力，正是研究團隊看重的方向。

而作為首個試圖驗證的場景，研究團隊之所以選擇腹腔鏡手術(shù)，是因為它臨床應(yīng)用極廣，而且有達芬奇這樣成熟的機器人系統(tǒng)作為參照基準(zhǔn)，便于橫向比較。

不過，讓通用人形機器人做微創(chuàng)手術(shù)，技術(shù)上并不輕松。

在腹腔鏡手術(shù)中，器械需要穿過一個固定的小切口，并始終圍繞這個支點運動。這個支點在專業(yè)上被稱為遠程運動中心，也就是RCM，它不能被“過度撬動”，否則就可能造成組織損傷。

達芬奇等專用系統(tǒng)，靠機械結(jié)構(gòu)把RCM牢牢固定住，而宇樹G1沒有這樣的機械約束，只能依靠視覺感知和算法，主動維持一個虛擬的遠程運動中心。

為此，團隊搭建了一套遠程操作框架：醫(yī)生在控制臺上戴著立體頭顯，通過主操作手把直觀的手部動作，按比例縮放后，映射為機器人手腕的運動。

機器人頭部前置攝像頭，則借助一個特殊的視覺“路標(biāo)”——ArUco標(biāo)記，來定位RCM的位置。

在正式進入活體實驗前，團隊先在實驗室里，系統(tǒng)評估了這套系統(tǒng)的能力與短板。

數(shù)據(jù)顯示，人形機器人在做直線運動時，能達到約1.30毫米的均方根精度，但在弧線運動上誤差明顯放大，約為10.40毫米，說明曲線操作仍是弱項。

系統(tǒng)的操作端到執(zhí)行端延遲約為156毫秒，而臨床上普遍認(rèn)為，手術(shù)機器人的延遲最好控制在150毫秒以內(nèi)。

此外，宇樹G1的手臂展開長度只有約450毫米，而成年人的臂展在1.6到1.8米之間，這種偏小的體格，在一些為人類操作設(shè)計的訓(xùn)練場景中，可能會帶來明顯的“夠不著”的問題。

宇樹給兩頭豬做手術(shù)

真正的重頭戲在活體手術(shù)臺上。

研究團隊在其所在機構(gòu)的外科模擬中心，為兩頭分別約11周齡和16周齡的雌性家豬，實施了腹腔鏡膽囊切除術(shù)。

研究顯示，所有操作都獲得了機構(gòu)動物護理倫理的批準(zhǔn)，由持證獸醫(yī)全程負(fù)責(zé)麻醉與監(jiān)護。手術(shù)遵循標(biāo)準(zhǔn)的腹腔鏡流程，由一名主刀醫(yī)生在控制臺操控人形機器人。另有一名床旁助手負(fù)責(zé)扶鏡、牽拉組織等配合。

第一例由一臺人形機器人主刀，一名人類外科醫(yī)生擔(dān)任床旁助手，術(shù)中一度還動用了第二臺人形機器人，短暫負(fù)責(zé)扶鏡和牽拉。

第二例同樣由人形機器人主刀，床旁協(xié)助仍以人類為主，但未進行兩臺機器人的協(xié)作。兩例手術(shù)均以機器人方式順利完成，無一中轉(zhuǎn)開腹。

結(jié)果顯示：兩例手術(shù)都以機器人方式順利完成，沒有一例需要中轉(zhuǎn)為常規(guī)腹腔鏡或開腹手術(shù)。

其中，第一例術(shù)中沒有出現(xiàn)重大并發(fā)癥；第二例出現(xiàn)了輕微的膽汁溢出和肝床出血，但通過吸引和電凝得到了妥善處理。

從耗時上看，第二例明顯比第一例熟練，因為主動操控臺時間從約56分鐘縮短到約32分鐘，機器人重新部署的次數(shù)也從8次降到4次。

當(dāng)然，作為全球首次嘗試，這套系統(tǒng)離真正走進人類手術(shù)室還有不小距離。研究團隊指出了幾個亟待攻克的難題。

首先是反復(fù)校準(zhǔn)的問題。由于豬的呼吸起伏和機器人底座輕微漂移，RCM的位置在術(shù)中不斷變化，一旦漂移過大或視野變差，就必須暫停手術(shù)重新校準(zhǔn)，這導(dǎo)致整臺手術(shù)時間遠遠長于使用達芬奇系統(tǒng)。

其次是無菌問題。目前的商用人形機器人缺乏可高溫高壓滅菌的部件，這項研究只能用無菌手套，套在機器人手臂上，并不能完全滿足人體手術(shù)的無菌標(biāo)準(zhǔn)。

此外，機器人活動范圍受限，力量不足，也增加了主刀醫(yī)生的認(rèn)知和操作負(fù)擔(dān)。

不過，研究團隊對前景保持樂觀。早期機器人腹腔鏡手術(shù)需耗時6小時，而如今同類手術(shù)僅需30分鐘。

任何新技術(shù)在起步階段都會經(jīng)歷這樣的笨拙期，隨著時間推移，人形機器人手術(shù)的效率很可能得到顯著改善。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10796-x

來源：醫(yī)學(xué)界

校對：蔡 菜

運營：趙 靜

責(zé)編：汪 航

*“醫(yī)學(xué)界”力求所發(fā)表內(nèi)容專業(yè)、可靠，但不對內(nèi)容的準(zhǔn)確性做出承諾；請相關(guān)各方在采用或以此作為決策依據(jù)時另行核查。

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