中國手術機器人具身智能領域取得歷史性突破。近日,康諾思騰(Cornerstone Robotics)與香港中文大學研究團隊緊密合作,開發出全球首個手術機器人多功能自動化具身智能平台,並在康諾思騰自主研發的Sentire思騰®腔鏡手術機器人上成功完成了全球首例臨牀場景下自主手術驗證。

該突破性的研究成果以《手術具身智能在腹腔鏡機器人輔助手術中的通用任務自動化》為題發表在機器人領域頂級權威期刊《Science Robotics》(IF=27.5, 5年影響因子為32.9)。這是中國腔鏡手術機器人在具身智能領域首次完成活體動物實驗,並驗證多任務自主操作與人機協作能力,標誌着中國手術機器人自主化技術在通用性與實用性的驗證上邁出關鍵一步,彰顯了中國企業在具身智能手術機器人領域的技術突破與垂直整合實力,引領行業朝着更智能、更協同、更普惠的方向加速演進。

本研究構建了一種面向手術任務自動化的具身智能新範式——VPPV(Visual Parsing, Perceptual Regressor, Policy Learning, Visual Servoing Controller),通過融合視覺基礎大模型的穩健感知能力、強化學習範式的策略泛化能力,以及AI策略與傳統控制的分層融合架構,使手術機器人自主操作在穩定性、靈活性與可迭代性方面實現新突破。
區別於傳統手術自動化方法中,對額外傳感器輸入或基於人工預定義規則與模型依賴的侷限性,該研究成果是全球首創的手術具身智能框架,可依賴手術機器人自身內窺鏡系統的視覺輸入,無需任何額外的傳感器,即可完成從目標識別、狀態迴歸、策略決策到動作伺服的全過程,具備極強的部署便利性;兼具全景感知、多任務泛化、精細伺服閉環以及人機協同的功能特點,可大幅降低研發與臨牀應用門檻,為下一代智能手術助手樹立新標杆。研究團隊基於自主研發的開源仿真平台SurRoL訓練出多項具備泛化能力的AI策略,併成功實現“零樣本遷移”,該平台集成多模態感知、真實物理建模與多任務操作訓練,覆蓋手術機器人控制接口、仿真環境與強化學習引擎。SurRoL已實現公開開源,為手術機器人AI研究提供了具開放性與工程價值的完整生態。

為了更接近真實的手術環境,研究團隊分別使用離體豬胃組織(保留完整的胃網膜血管)和約30公斤活體豬模型進行了嚴格的驗證實驗,兩次實驗均由康諾思騰自主研發的Sentire思騰®腔鏡手術機器人系統完成。
離體實驗任務及多樣化測試場景視頻
在離體組織實驗階段,研究模擬了真實手術中的各種挑戰:組織的隨機旋轉和移動、光照變化、多樣器械、場景變化、手術煙霧以及模擬的呼吸運動。在這些接近真實手術的條件下,該自動化算法在5類手術輔助任務中表現優異,總成功率接近90%:

表1 離體實驗任務及成功率
在活體動物驗證階段,這項實驗採用了創新的“監督自主性(supervised autonomy)”安全模式:由資深胃腸外科醫生首先在腹腔鏡視野下標記安全操作區域,隨後在醫生密切監督下自主執行任務,醫生可隨時接管控制權,確保手術安全。實驗中使用Sentire思騰®腔鏡手術機器人的高清立體內窺鏡系統,無需任何額外傳感器,即自主完成了3項腔鏡手術輔助核心任務的操作,體現出高度的環境適應性、操控穩定性,以及臨牀轉化的巨大潛力:
監督自主性模式下進行的活體動物實驗視頻
相對於離體實驗,在活體動物體內的動態組織環境下完成實驗,需克服呼吸運動、術中出血及霧氣等動態挑戰,實現難度更高,更貼近真實臨牀場景,是具身智能手術機器人發展的里程碑式進展。

具身智能的發展應用要求機器人系統不僅具備感知、決策與執行的協同能力,還需實現軟硬件深度融合和高效閉環反饋,這對系統整體設計和反饋機制提出了極高要求。唯有依託垂直整合能力,才能實現硬件與軟件的無縫協同,賦能手術機器人具備強大的動態適應性和智能反饋,從而顯著提升自主決策能力和操作穩定性,推動具身智能與手術機器人的深度融合。康諾思騰聯合創始人、首席技術官兼首席運營官王澤睿博士作為本次研究的通訊作者表示:

本次研究中完整實現了從算法到系統的優化閉環,此般跨平台部署能力不僅驗證了核心技術的商業化潛力,也將推動自主手術從概念方向走向臨牀應用。這不僅是一場技術協作,更是一次產業級能力的深度驗證,也將成為中國手術機器人走向全球化、智能化時代的重要里程碑。

作為本項研究的技術協作方,康諾思騰團隊與香港中文大學研究團隊密切配合,成功在自主研發的Sentire思騰®腔鏡手術機器人上完成了算法部署和活體驗證。這一成果不僅驗證了我們平台的開放架構與高度兼容性,更標誌着AI手術輔助技術正加速走出實驗室,進入臨牀轉化的前沿。

這項工作得益於國家自然科學基金委員會、香港研究資助局、香港創新及科技基金等政府項目的資助支持。同時,我們也榮幸能與香港中文大學團隊,和被譽為“手術機器人之父”的Russell H. Taylor教授團隊緊密交流,實現跨地域、跨學科、跨產業的前沿合作。
康諾思騰將堅持以垂直整合能力和技術自主創新為核心驅動力,持續拓展手術機器人的技術進化邊界,助力推動外科醫療邁向高效、安全、智能的新未來。
論文發表鏈接請見:https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.adt3093#M1
