慕尼黑工业大学 (TUM) 的 Nassir Navab 教授使用机器人超声系统自动进行常规检查并为手术室中的医生提供支持。他的研究表明，这些系统可以让医生的日常生活更加轻松。
超声波在医学领域已应用 60 年。第一台可远程控制的超声波机器出现于 20 年前。下一个飞跃，即自主超声波系统，现在迫在眉睫。“我们希望创建一个具有人工智能的机器人系统，它了解超声波的物理原理，分析人体生理和解剖学，并帮助医生决定做什么，”Nassir Navab 描述了他的愿景。TUM 计算机辅助程序和增强现实系主任是世界上为数不多的将人工智能、计算机视觉、医学和机器人研究人员聚集在他的实验室中的教授之一。在第一批系统中，研究人员展示了如何在医疗实践和手术室中使用这些技术。
在医生办公室：访问自主生成的血管系统 3D 图像
现在，一种新开发的机器人系统使得无需医生在场，即可使用超声波设备检查患者。 超声波探头连接到放置在患者前臂或腹部的机械臂上，并自动检查这些部位。该系统独立以 3D 形式显示体内血管，可视化血流速度等生理参数，从而减轻医生的日常工作负担。该系统还可以识别血管收缩等异常情况。这意味着医生已经掌握了结果，可以更加专注于患者护理和咨询。
在手术室中：机器人超声波可以自主传送图像。
与常规检查不同，常规检查中已经可以自动进行超声波扫描，并将其标准化以用于研究目的，而自动系统则可以在手术室中使用。对于脊柱手术，与 Navab 教授合作的研究人员依靠共享控制的概念。外科医生可以以传统方式自行使用超声波，但也可以自动获得协助，以便解放双手。例如，在注射椎关节时，系统可以在不中断手术的情况下提供该区域的图像。它还能够使用机器学习检查图像，以发现表明椎骨骨折的异常。
优势：3D图像、可比数据和健康扫描
自主机器人超声系统具有许多优点：
- 3D 超声波图像：检查结果通常以 3D 形式呈现，而非通常的 2D 形式。这意味着医生不再需要查看 3D 图像。 此外，2D 图像中难以发现的连接也变得清晰可见。
- 数据可比性：该系统可以访问多年来的所有检查，甚至可以比较不同患者的结果。它运行标准路线来记录身体的各个部位，检查这些部位是否存在重要问题，并使数据易于比较。血管是否收缩？自上次检查以来是否发生了变化？
- 无需医疗专家的健康扫描：未来，配备这些系统的医疗中心或药房的舱室就足以进行自主检查。 由于即使没有专业医务人员在场，这项创新技术也可以在偏远地区使用，例如在船上、太空中或偏远岛屿上。
关键的第一步：机器人与患者之间的信任
在机械臂和超声波头开始移动之前，Navab 教授认为“建立信心的措施”很重要。患者需要熟悉机器人系统。为此，他的团队正在研究人机交互，以确保轻松安全的环境。例如，了解机器人从清晰的动画开始，动画显示了检查步骤以及机器人将进行哪些动作。经过介绍，患者就会知道会发生什么。
“为了进一步巩固信任，系统首先在简单、非关键的互动中展示了其能力，例如象征性的击掌，”博士生 Felix Dülmer 解释道。这些措施旨在表明系统能够理解环境并能对运动做出反应，因此设备不会造成危险，例如当机器人用手臂将凝胶涂抹在腹壁上并以标准路径和指定压力来回移动超声波探头时。
自主机器人系统作为医疗服务
TUM 教授 Navab 认为人们会很快接受这项技术：“人们已经使用智能手表或其他数字应用测量脉搏、体温和血压了，”Navab 教授解释道。“他们肯定会愿意在机器人系统的帮助下进行超声波检查。”
