图说 / Nature近期刊载了一项人形机器人用于外科手术的研究成果

出品 | 搜狐健康

作者 | 刘家碧

编辑 | 袁月

在春晚舞台上看到的那个翻跟头、跳街舞的宇树机器人，现在已经开始尝试做手术了。

Nature近期刊载了一项人形机器人用于外科手术的研究成果。研究团队通过改造后的宇树G1机器人Surgie完成了两台切除活体猪胆囊的微创手术。这是全球首个由人形机器人完成的活体手术。

在专用手术机器人平台发展日趋成熟的今天，宇树为什么还要投资人形手术机器人赛道？原因很简单：人形机器人更便宜，用途还更广。和动辄数百千克、费用上千万的专用机器人相比，人形机器人体型轻量、价格低廉，大大提升了医疗机器人走进基层医疗机构的可能性。此外，人形机器人还能走出手术室，适应手术室外的非常规医疗场景，例如野外、灾难救援甚至是太空。

有专用手术机器人之后，为什么还需要人形手术机器人？

手术机器人并不是新发明。我国早在2006年就引入了第一台手术机器人。截至目前，Intuitive Surgical研发的达芬奇手术机器人全球装机量已突破1.1万台，在中国的总装机量也已突破500台。但这类机器人在落地应用过程中有两个不可忽视的难点：体积大、成本高。一个完整的达芬奇手术机器人平台由外科医生控制台、床旁机械臂系统、成像系统三部分组成，重量在800千克以上。大多数情况下，医院要想部署达芬奇机器人，需要专门对手术室进行改造。部署达芬奇机器人所需的成本也让许多医院“望而却步”：国产的达芬奇机器人价格约为1500万元，进口的价格更高。部署成功后，由于所需耗材并非手术通用，还需要专门采购用以维护。这些特点决定了此类专用手术机器人平台大多只能在综合实力强的三甲医院或高端私立医院部署。

而人形手术机器人则恰好能填补这些缺口。用于手术的这台Surgie机器人，由通用版的宇树G1人形机器人改造而成，高约1.5米、重量仅27千克，比一个正常成年人还要小。目前宇树方面尚未公开Surgie的价格，其通用版本宇树G1机器人的官网售价为8.5万起。即使考虑到Surgie的改造成本，也比当前的专用手术机器人平台要低很多。加州大学圣迭戈分校外科助理教授Shanglei Liu是本次手术的操作者，他在接受媒体采访时表示，Surgie的价格与所需空间都只有专用手术机器人平台的零头，这使得在农村地区、战地医院甚至是空间站应用Surgie成为可能。

人形机器人如何完成腹腔镜手术？

在腹腔镜手术中，器械需要穿过一个固定的小切口，并始终围绕这个支点运动，这个支点被称为远程运动中心（RCM）。RCM不能被“过度撬动”，否则就可能造成组织损伤。

达芬奇手术机器人通过精密的机械结构把RCM硬性固定住，人形机器人没有这种专用结构，必须靠视觉感知和控制算法“虚拟地”维持支点位置。研究团队在机器人头部前置摄像头，则借助一个特殊的视觉“路标”ArUco来定位RCM的位置。医生在控制台上戴着立体头显，通过主操作手把直观的手部动作按比例缩放后，映射为机器人手腕的运动，完成手术操作。

人形机器人的手术水平怎么样？

人形手术机器人的应用前景如何，与其手术水平紧密相关。Surgie的精度够不够、是否灵敏、能否完成手术动作，是研究考察的关键指标。

在进行活体手术前，研究团队先在干实验环境下做了测试。在一项双手橡皮圈替换任务中，18 名不同经验水平的参与者分别使用人形机器人、dVRK（达芬奇研究套件）和徒手操作三种方式完成任务，精度几乎一样。但在用时方面，dVRK的表现明显更优。Surgie系统的操作端到执行端延迟约为156毫秒，而临床上普遍认为，手术机器人的延迟最好控制在150毫秒以内。总体而言，精度尚可，但速度还有待提升。

活体手术印证了干实验中的结论。研究团队在外科模拟中心用Surgie为两头雌性家猪实施了腹腔镜胆囊切除术。第一例由一台人形机器人主刀，一名人类外科医生担任床旁助手，术中一度还动用了第二台人形机器人，短暂负责扶镜和牵拉。第二例同样由人形机器人主刀，床旁协助仍以人类为主，但未进行两台机器人的协作。两例手术均以机器人方式顺利完成，无一中转开腹。第二台手术出现了轻度胆汁泄漏和肝床出血，用吸引器和电凝处理后解决，未造成严重并发症。

但手术中多次出现超过 3 分钟的长暂停，原因都是虚拟 RCM 的漂移：动物呼吸引起腹壁起伏，加上机器人底座的微小位移，虚拟支点不断偏离，漂移过大就必须暂停、重新校准整套系统。此外，机器人活动范围受限，力量不足，也增加了主刀医生的认知和操作负担。

人形手术机器人会取代外科医生吗？

研究团队重要成员、加州大学圣迭戈分校电气与计算机工程系Michael Yip教授明确表示：“我们的目标是开发一个自主的手术助手。”Michael Yip教授提到，许多社区正手术团队人员不足，他们希望建立一个“未来手术室”：无论是在普通的医院还是非常规的手术场景下，人形机器人和人类都可以作为一个整体的团队并肩工作。

另外，没有手术的时候，这些人形机器人执行还能搬运器械、清理手术室、在病房执行其他辅助任务，这也将大大减轻医务工作者的负担。

目前人型手术机器人的研究仅仅在活体猪身上完成了试验，距离真正临床应用还有很长的路要走。参与手术的外科医生在研究反馈中直言，在技术可行性和临床可用性之间存在明显的鸿沟。但研究团队依然充满希望，因为技术的革新总是始于“不切实际”的第一次。Shanglei Liu 教授举例：1997 年，第一台机器人腹腔镜胆囊切除术花了好几个小时，而如今，同样的手术 30 分钟就能完成。

Surgie在活体猪身上的“第一刀”虽然暴露了诸多技术缺陷，却也证明了人形机器人跨越手术室门槛的可能性。我们有理由期待：未来某一天，人形手术机器人能走进基层医院、战地帐篷甚至太空舱，成为外科医生真正可靠的“第三只手”。

参考资料：

1、Liang, Z., Thareja, N., Zhang, P. et al. In vivo feasibility study of humanoid robots in surgery. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10796-x

2、New Atlas.Teleoperated humanoid robots complete first-ever live surgery

https://newatlas.com/robotics/first-live-surgery-teleoperated-humanoid-robots/

3、UC San Diego Today.Surgeons Use Teleoperated Humanoid Robots to Perform Live Surgery – a World First

https://today.ucsd.edu/story/surgeons-use-teleoperated-humanoid-robots-to-perform-live-surgery-a-world-first

4、Intuitive Surgical.Intuitive Announces First Quarter Earnings

https://isrg.intuitive.com/news-releases/news-release-details/intuitive-announces-first-quarter-earnings-7

5、上海市科学技术委员会. 首台国产达芬奇Xi手术系统问世！手术机器人颠覆传统还有多远？

https://stcsm.sh.gov.cn/xwzx/mtjj/20231013/83df3c5d0a86467f90cb088d60c195fe.html

6、金华市公共资源交易网.金华市政府采购中心关于金华市中心医院腹腔内窥镜手术系统 （手术机器人）项目中标（成交）结果公告

http://ggzyjy.jinhua.gov.cn/art/2024/9/23/art_1229641559_473155.html