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SurRoL开源手术具身智能模拟器
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中国手术机器人里程碑式突破!Science子刊:全球首例临床场景下自主手术
机器人大讲堂· 2025-08-09 18:02
中国团队AI自主手术突破 - 中国团队在具身智能领域实现里程碑式突破,首次证明AI在活体动物动态环境中自主完成精准手术操作的可行性,将手术机器人自主性推向新高度[1] - 香港中文大学和康诺思腾联合团队创造三个世界第一:全球首例临床场景下自主手术、首次完成多任务手术自动化的活体动物验证、首个实现通用多任务自动化的AI手术机器人系统[1] - 研究团队在活猪身上成功完成纱布抓取、血管夹闭、软组织牵引等多项手术辅助任务,全程仅靠视觉反馈无额外传感器[2] VPPV框架技术细节 - 港中文团队开发VPPV框架,通过视觉解析、感知回归、策略学习、视觉伺服控制四个模块有机结合,实现AI从仿真环境到真实手术的零样本迁移[3] - 系统通过视觉基础模型提取高层语义信息,将复杂手术场景抽象为机器人能理解的状态表示,巧妙绕过仿真与现实视觉差异[3] - 在体外实验中,系统在猪胃组织上完成5项手术辅助任务,内窥镜相机操控成功率95%,针头抓取83%,纱布拾取91%,软组织牵引91%,血管夹闭87%[3] 活体试验表现 - 在30公斤活猪身上验证,纱布被血液浸染后拾取成功率83%,软组织牵引面对呼吸运动成功率77%,最具挑战性的血管夹闭任务成功率67%[4] - 系统推理速度达到实时水平,目标分割40毫秒,深度估计300毫秒,策略预测仅需7毫秒[6] SurRoL开源平台 - 港中文团队历时5年开发开源手术具身智能模拟器SurRoL,已成为手术机器人领域基础设施,被全球多个研究机构采用,谷歌学术引用超100篇[2][7] - SurRoL支持软体组织仿真、人机交互和内置强化学习库,是一个完整的手术机器人学习生态系统[7] - 团队开发3D高斯泼溅场景重建技术,5分钟内可生成高度逼真虚拟手术环境,极大降低仿真环境构建成本[12] AI辅助手术培训 - AI辅助训练使新手完成手术训练任务速度快近一倍,8名无经验研究生经15分钟训练后,AI辅助组完成任务平均时间10.5秒,自主练习组20.2秒[10] - 系统将强化学习预测轨迹转化为触觉反馈,能根据不同手术场景动态生成最优路径,提供24小时不间断个性化指导[8][10] 未来应用前景 - "监督自主性"操作模式可能成为未来手术室标准配置,医生标记安全区域后AI接管特定任务,提供稳定精确的辅助[13][14] - 技术突破使县级医院年轻医生在AI协助下也能完成高难度手术,让高品质医疗惠及大众[15] - 研究为手术机器人从遥控操作向智能辅助转变奠定基础,可能成为该领域的"ChatGPT时刻"[14]