日本索尼, 发布新品手术机器人! 实现血管吻合

显微外科手术中最显著的进步之一是血管吻合技术和神经吻合技术，它们可以将组织从身体的一个部位转移到另一个部位，并将切断的部分重新连接起来。

2024年5月，索尼公司宣布开发出一款新型显微手术机器人，能够自动更换手术器械并精准控制，而且已经完成血管吻合的动物实验。

产品原型在5月13日下午的横滨2024年电气电子工程师协会(IEEE)国际机器人与自动化会议(ICRA 2024)上展出。目前该款手术机器人仍处于研发当中，尚未获得日本监管机构的批准。

产品特点：

1、自动更换手术器械

传统显微外科手术需要快速且频繁地更换器具。基于对医疗现场顺畅工作流程的参考，索尼独自开发了自动器具更换功能。这项技术旨在把传统机器人辅助手术中由人工进行的器具更换实现自动化，以获得更稳定和更快速的操作。具体而言，索尼设计了一个超紧凑的机制，可以在两个机器人臂的附近存放多个器具。这样，无论是左侧还是右侧的机器人臂，都可以通过小幅度的动作高效地更换器具。这一功能消除了机器人更换器具时临时中断的需求，使机器人辅助手术更加流畅。

2、降低摩擦

虽然手术机器人可以实现更精细的操作，但同时也不可避免地会出现器具动作延迟和卡顿现象。这些现象可能会降低机器人操作的直观性，并使机器人辅助手术变得更加复杂。

针对这些问题，本手术辅助机器人通过降低所有关节的摩擦，从类似于人的肩膀和肘部的关节到器具尖端的超小型手腕关节，实现了顺滑无卡顿的动作。此外，通过优化低延迟的电气和控制系统以及轻量化的机械系统，提升了机器动作的响应性。这些措施使得器具尖端能够实现顺滑、低延迟的动作，提供了一种几乎感觉不到机器人介入的直观远程操作体验。

3、4K 高清

显微手术机器人将安装 4K 3D立体摄像头，并采用索尼开发的1.3英寸4K OLED 微型显示器，可清晰展示受影响区域和手术器械的操作，在视觉上支持医生的工作。

动物实验

2024年2月，使用该原型机的实验在爱知医科大学进行。

非专业显微外科的医生和医务人员在超显微外科领域 (针对直径为 0.3mm—0.8mm 的极细血管和神经的手术) 成功吻合动物血管，直径约0.6mm。

这是全球首例超显微外科领域可自动更换器械的手术辅助机器人实现血管吻合。

爱知医科大学解剖学系内藤宗和教授表示：

“即使熟练的医生也需要经年累月的培训才能掌握显微外科手术技术。在这项合作研究中，我们对索尼的手术辅助机器人进行了测试。结果表明，缺乏经验的医生能够对动作进行出色的控制，使他们能够像专家一样熟练地执行复杂任务。我希望索尼的手术辅助机器人将带来一个扩展人类医生的能力的新时代。”

爱知医科大学呼吸外科医生大久保友人表示：
“作为一名呼吸外科专科医生，我主要从事肺癌手术。肺癌手术中不需要在显微镜下吻合微细血管和神经。因此，这次使用索尼手术辅助机器人进行的微细血管吻合对我来说是第一次体验。我首先感受到的是，能够以与手工吻合大血管相同的感觉吻合微细血管。将这次经验传授给其他非微创手术熟练医生并让他们体验操作后，他们也同样在机器人的帮助下成功地吻合了微细血管。亲眼看到这一幕，我感受到了这种手术辅助机器人技术将进一步普及微创手术的未来。”

今后，索尼计划与大学医学部和医疗机构合作，进一步开发、验证机器人手术辅助技术的有效性。

精密双边控制系统

这种技术由索尼集团使用自己的传感器检测系统开发。该公司东京实验室总经理Atsushi Miyamoto表示：“它可以减轻外科医生和患者的负担，并且使安全手术成为可能”。

目前，主流的“达芬奇手术系统”等手术辅助机器人中并未包含此功能。一些医生抱怨达芬奇机器人在外科手术中很难有实际感觉，不能传递触觉。Atsushi Miyamoto表示：“具有力反馈功能可能会扩大机器人的使用范围，包括涉及人体脆弱组织的手术。”

“精密双向控制系统”是一种遥控机器人技术，通过集成精密机械设计、高精度力传感器、精密加速度控制等多项技术，让你的身体如同缩小到十分之一那样进行精准操作。精密双侧控制系统设计流畅，运动范围大，可实现传统手术难以完成的精细动作，以及处理体内脆弱组织。未来，它有望在需要高级操作性和安全性的医疗环境中用作支持机器人。

具有高响应性和精确加速度控制的控制系统

精密的双边控制系统通过高响应性和精确的加速度控制实现位置和力的1:10比例操作，可以准确传递稳定的运动和小的力。

使用FBG传感器的高灵敏度力传感

在精密双边控制系统的尖端，有一个特殊的传感器“FBG传感器(光学应变传感器)”，即使它是超细纤维形状，也可以根据光信息高灵敏度地测量传感器部分的应变量。该技术支持通过使用FBG传感器测量施加到尖端的力，已经实现了一种重量轻但高度灵敏的力传感系统。

FPGA实时电信号传输

FPGA(Field Programmable Gate Array)是一种可自由编程的集成电路，用于精密双边控制系统的电气处理。通过在FPGA上实现独特的信号处理算法和通信模块，提高了传感器等传来的电信号的处理速度，实现了几乎不受通信延迟和噪声影响的实时信号传输。

旋转范围广的电缆驱动机构

精密的双边控制系统采用具有大旋转运动范围的电缆驱动机构。虽然它很紧凑，但它实现了类似于人类手腕的旋转运动范围。