自上世紀90年代美國Intuitive Surgical公司推出DaVinci手術機器人以來，機器人輔助手術已成為全球醫療技術創新的重要方向。近年來，AI深度學習模型，尤其是“transformer”架構的突破，為手術機器人從“機械助手”進化到“智能合作者”提供了全新路徑。霍普金斯大學團隊借助這一代AI模型，率先推出了基于真實數據訓練的、能自主分析、決策和糾錯的AI驅動手術機器人，加速邁向自主外科手術新時代。

一、技術體系與創新模式：SRT-H的AI核心與系統集成

霍普金斯大學團隊開發的新一代AI手術機器人，名為SRT-H（Surgical Robot Transformer-Hierarchical），以DaVinci機器人作為硬件平臺，將類ChatGPT的兩級transformer AI模型深度集成到手術決策和動作執行全過程。

其核心創新體現在：

1. 高低層分工的AI決策系統

SRT-H的高層AI模塊負責“理解任務和全局規劃”，可以分解和統籌整個手術流程。低層AI則專注于把高層指令轉化為具體的機械臂動作，實現毫米級的精確操作。這一分層設計賦予機器人靈活適應不同解剖結構和突發情況的能力，突破了以往只能按既定路徑執行的局限。

2. 模仿學習與多模態訓練機制

團隊選定美國常見的膽囊切除手術作為突破口，將其分解為17個標準步驟，利用豬的膽囊和肝臟樣本反復演示操作。AI系統通過分析17小時、數萬次手術操作視頻及機器人運動學數據，加上專家的語言注釋，實現“看視頻學手術”的模仿學習。SRT-H不僅能精準模仿，還能實時理解人類語音反饋，如“把夾子往上移一點”，在操作中不斷調整和提升。

3. 真實場景自適應與自我修正能力

與以往機器人只能在高度受控環境下操作不同，SRT-H可在組織結構存在差異、視覺信息受干擾等多變場景下穩定工作。實驗中，機器人能自主識別和糾正操作中的失誤，實現類似人類外科醫生“邊做邊學、邊糾正”的效果，體現了AI驅動機器人設備在復雜手術環境下的高適應性與可靠性。

二、實驗過程與性能評估：AI機器人手術的真實考驗

在具體實驗中，研究團隊讓一名訓練有素的研究助理通過DaVinci機器人多次完成膽囊切除，采集海量視頻、動作和注釋數據。SRT-H在這些數據基礎上訓練后，面對未見過的新樣本，膽囊切除成功率達100%。機器人能精準識別膽囊相關導管與血管，準確放置夾子、完成切割，并能應對各種組織和環境變異。與人類外科專家相比，SRT-H的手術結果同樣精準，只是在操作速度上略慢。

在多輪重復實驗和模擬緊急場景下（如染色劑改變組織外觀、初始位置調整等），AI機器人表現出高度穩定性和魯棒性。此外，SRT-H能與人類醫生進行語言互動，獲取即時建議并將其內化為操作經驗，展現出自我進化能力。

盡管如此，完全實現全自動化尚需時日。例如在實驗中，當需要更換手術工具時，AI機器人還需請求人類輔助。盡管完全無人值守的手術尚未達到成熟，但人機協作已經走向高度智能。

三、未來展望

霍普金斯大學AI驅動手術機器人的突破，不僅體現在算法和技術層面，更對醫療行業的生產關系與服務模式帶來深遠影響。一方面，可以提升手術安全性與一致性。相比傳統人控手術，AI機器人能24小時保持高水準、無疲勞、無情緒波動的“操作一致性”，減少人為失誤，降低術后并發癥風險。特別是在膽囊切除等每年高達70萬例的常規手術中，AI機器人可顯著提升大規模手術安全和質量基線。另一方面，促進醫學知識下沉與醫療資源普惠。全球醫療水平高度不均。通過遠程部署AI手術機器人，借助先進算法賦能本地手術團隊，能夠讓全球更多患者受益于頂級醫療技術，推動醫療公平。同時，這為手術培訓和新醫生培養提供了全新范式：初學者可與AI機器人“共學共進”，通過自然語言交互獲得個性化反饋，形成“導師+AI助手+學生”的多元化協作。

參考文獻：

[1]Jacek Krywko. Experimental surgery performed by AI-driven surgical robot[EB/OL].(2025-07-22). https://arstechnica.com/science/2025/07/experimental-surgery-performed-by-ai-driven-surgical-robot/.

[2]Jill Rosen.Robot performs first realistic surgery without human help[EB/OL].(2025-07-10). https://hub.jhu.edu/2025/07/09/robot-performs-first-realistic-surgery-without-human-help/.

[3]Andrew Court. AI-trained robot completes groundbreaking gall bladder operation with 100% success: ‘The future is bright’[EB/OL].(2025-07-12). https://nypost.com/2025/07/12/science/ai-trained-robot-completes-groundbreaking-gall-bladder-operation-with-100-success-the-future-is-bright/.