【儀表網 研發快訊】中國科學院自動化研究所多模態人工智能系統全國重點實驗室邊桂彬研究員課題組成功研發一款自主顯微眼科手術機器人系統，并驗證了臨床可行性。該系統在整個眼內空間可實現自主的視網膜下和血管內注射，可顯著提高眼底注射的精確性、安全性和一致性，最大限度地減少醫源性損傷，可輔助外科醫生更加專注于手術設計和監督任務。相關成果近日發表于《科學•機器人》(Science Robotics)。
視覺是人類感知世界、獲取外部信息最主要的渠道，然而據世界衛生組織統計，全球已有超22億人視力受損或失明。由于眼睛軟組織結構精細、操作空間狹小，醫生在眼內手術中的手動操作面臨著巨大挑戰。自主機器人手術系統在眼科手術中的應用能夠通過更加智能、精準的操作控制提升手術安全性，縮短外科醫生學習曲線，為多種眼科疾病的治療提供新的可能，惠及更多患者。
研究團隊研發的自主顯微眼科手術機器人系統，創新性地構建了從術中三維空間感知、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，提出了一種多視角空間融合方法，有效克服多模態眼內成像中的成像異質性和動態空間失準問題，構建了術中動態更新的全局三維地圖，實現了對眼內區域的全面感知；在精確定位方面，提出了一種基于準則加權的多傳感器數據融合方法，解決了檢測范圍、誤差幅度和采樣頻率的差異，使機器人手術器械尖端在眼內區域實現精確的宏觀-微觀定位；在軌跡控制方面，提出多約束目標優化方法，對機器人末端執行器的軌跡進行精確規劃，并結合人監督下的力-位置-影像混合控制確保了手術的安全性。
圖1 顯微眼科機器人進行自主視網膜手術示意
在眼球假體、離體豬眼球及活體動物眼球的視網膜下注射與血管注射實驗驗證中，該系統均實現了100%的注射成功率。與醫生手動手術及醫生主從操作機器人手術相比較，平均定位誤差分別減少了79.87%和54.61%，表現出更高的安全性和精準性。
該研究成果為眼內手術的自主化開辟了全新的技術路徑，不僅驗證了自主機器人在顯微手術中應用的可行性，更有望推動眼科手術治療的智能化、精準化升級，尤其在遠程醫療和極端環境等復雜場景中展現出廣闊的應用潛力。
中國科學院自動化研究所研究員邊桂彬為本文唯一通訊作者，博士生鄧雅文為共同第一作者。研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃、北京市自然科學基金和中國科學院青年創新促進會優秀會員等基金支持。
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