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科技前沿 | AI远程医疗新突破:低成本5G支气管镜机器人,跨越千里完成手术

发布时间:2025-08-15 来源:清华五道口TechHub 浏览量: 字号:【加大】【减小】 手机上观看

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图|论文官网首页图


在基层医院,支气管异物吸入往往是最令人揪心的突发状况。异物卡在气道里,几分钟内就可能危及生命。常规处置依赖支气管镜手术,而要做到既快又准,通常需要术前CT定位与经验丰富的专科医生。然而,这样的资源在社区与欠发达地区极为稀缺,很多病人因此错过黄金救治时间

 

浙江大学团队在《Science Robotics》发表的最新研究提出了一种解决方案:一台价格低于5000美元、重量不到2公斤、仅靠摄像头即可自主导航的AI支气管镜机器人,通过5G把千里之外的专家“接进来”,实现无CT条件下的AI自主搜索与远程医生协作取异物,为基层急救开辟了新的可能。

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图|系统整体架构图,展示本地机器人+远程医生+5G协作流程


一.研究特点

无需CT,千里之外也能精准取异物


这台机器人专为基层和资源不足地区设计,核心亮点在于AI搜索、医生取出的高效分工模式。AI承担最耗时、最容易让人疲劳的全肺搜索和术后回撤,医生只在定位到异物时接管完成取出,从而最大化利用专家时间,并降低现场操作门槛。

整机采用3.3毫米直径导管与1毫米活检钳,模块化设计便携可移动,成本控制在5000美元以内。最大优势是完全不依赖CT或外部定位系统,而是通过镜下视频实时构建支气管“地图”,边走边规划搜索路径,实现全肺覆盖的自主导航。微信图片_2025-08-15_153758_920.png

图|AI代理与树状记忆结构工作流程图



二.研究方法

研究团队将“人类医生的空间记忆”抽象成树状长期记忆(Tree-Like Memory Bank, TLMB),结合深度优先搜索(DFS)策略与策略神经网络(Policy Network),实现“去哪儿”和“怎么走”的协同决策。在训练阶段,他们使用CT重建的三维气道模型构建仿真环境,利用“虚拟专家”生成标注数据,并通过风格迁移和域随机化技术,让网络能从仿真无缝过渡到真实环境,实现零样本上手操作。

在仿真和体外模型测试中,AI在相同时间内覆盖的气道分支比资深专家更多,且操作轨迹更贴近气道中心线,降低了气道壁损伤风险。导管与气道壁的接触力在非接触转向时低于0.4牛顿,处于临床可接受范围。

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图|活体实验场景与手术时间对比


为了验证远程可行性,团队在杭州和成都相距1500公里的两地进行了5G远程实验。网络测试表明端到端时延约40毫秒,图像丢帧率极低;在呼吸模拟下,本地与远程的异物抓取成功率无显著差异。当网络中断超过5秒时,系统会自动收回钳夹,由本地AI将导管安全带回气管主干等待医生判断。

在活体小型猪实验中,AI在浅层气道与专家表现相当,但在深层分支明显占优:抵达第七代气道仅需约300秒,抵达第十代气道仅340秒,比专家快约三分之一。相比CT引导流程,AI方案将手术总时长从42分钟缩短至4.7分钟。


三.未来展望


这项技术为基层医院、偏远地区、战地医疗等场景提供了新的急救手段。它的低成本、便携性与可远程协作特性,意味着即使没有大型影像设备与专科医生,也能及时开展高质量的异物取出手术。

未来的优化方向包括:引入触觉反馈以提升复杂异物抓取成功率;优化末端执行器以适应更多形状和材质的异物;将技术推广到消化道及其他内窥手术领域;并与区域医疗网络结合,建立“AI+医生”的分布式急救体系,让顶级医疗资源惠及更多患者。


小编锐评:

这项研究不仅是一次医疗器械的升级,更是医疗模式的革新。AI不再只是辅助工具,而是与医生平等协作的“虚拟同事”,将顶尖医疗经验跨越地理限制传递给最需要的人。在医疗资源分布极不均衡的现实背景下,这种低成本、可远程部署的智能机器人有望成为基层急救的新常态。

它所改变的,并不是把CT和专家“淘汰”掉,而是让原本因条件不足而无法开展的手术变得可行。在急诊里,多一条安全可行的“B计划”,往往意味着多挽回一条生命。


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