出品：机器人技术与应用
近日，中国科学院自动化研究所多模态人工智能系统全国重点实验室边桂彬研究员课题组成功研发一款自主显微眼科手术机器人系统，并验证了临床可行性。该系统在整个眼内空间可实现自主的视网膜下和血管内注射，显著提高了眼底注射的精确性、安全性和一致性，最大限度地减少医源性损伤，可辅助外科医生更加专注于手术设计和监督任务。
相关成果以《Autonomous robotic intraocular surgery for targeted retinal injections》为题发表于《科学·机器人》（Science Robotics）。
论文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.adx7359
视觉是人类感知世界、获取外部信息最主要的渠道。据世界卫生组织统计，全球视力受损或失明人数已超过22亿。由于眼睛软组织结构精细、操作空间狭小，传统眼科手术对医生的经验和稳定性要求极高，医生在眼内手术中的手动操作面临着巨大挑战。在眼科手术中，自主机器人手术系统通过更加智能、精准的操作控制，有望大幅提升手术安全水平，缩短外科医生学习曲线，为多种眼科疾病的治疗提供新的可能，惠及更多患者。
自主研发的自主显微眼科手术机器人系统，创新性地打造了涵盖术中三维空间感知、跨尺度精确定位及轨迹精准控制的核心算法模块：
在三维空间感知方面，团队提出多视角空间融合方法，成功攻克多模态眼内成像中存在的成像异质性与动态空间失准难题。通过构建术中可动态更新的全局三维地图，实现了对眼内区域的全方位感知。
在精确定位模块方面，基于准则加权的多传感器数据融合方法，有效解决了不同传感器在检测范围、误差幅度及采样频率上的差异问题。凭借这一创新技术，机器人手术器械尖端能够在眼内区域完成精准的宏观-微观双重定位，保障了手术操作的定位精度。
在轨迹控制模块方面，创新提出多约束目标优化方法，对机器人末端执行器的运动轨迹进行精准规划。同时，结合人监督下的力-位置-影像混合控制模式，在确保轨迹控制精度的同时，最大限度保障了手术过程的安全性，为眼科手术的顺利开展提供了可靠保障。
图1.显微眼科机器人进行自主视网膜手术示意
在眼球假体、离体猪眼球及活体动物眼球的视网膜下注射与血管注射实验验证中，该系统均实现了100%的注射成功率。平均定位误差较医生手动操作降低约79.87%，即使与医生操作机器人辅助手术相比，误差也减少约54.61%，展现出优越的精确性与安全性。
该研究成果为眼内手术的自主化开辟了全新的技术路径，不仅证明了自主机器人能够安全、精准地完成显微手术，更有望推动眼科手术治疗向智能化、精准化方向发展。该系统未来还有望应用于远程诊疗、应急救援甚至太空医疗等复杂场景，展现出广阔的应用前景。
图2. 显微眼科机器人主要研究人员
（从左至右依次为：付攀博士生、叶强助理研究员、边桂彬研究员、翟宇鹏博士生、李桢副研究员、邓雅文博士生）
