近日，葛均波院士團(tuán)隊(duì)在IEEE生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域權(quán)威綜述期刊《IEEE Reviews in Biomedical Engineering》（中科院一區(qū)TOP期刊，IF=12）發(fā)表題為“Advancing Embodied Intelligence in Robotic-Assisted Endovascular Procedures: A Systematic Review of AI Solutions”的系統(tǒng)性綜述論文。該成果聚焦血管介入手術(shù)機(jī)器人這一高端醫(yī)療裝備關(guān)鍵方向，圍繞“具身智能”的感知、決策與控制體系，系統(tǒng)梳理人工智能驅(qū)動(dòng)的介入手術(shù)機(jī)器人研究進(jìn)展，并提出面向臨床可轉(zhuǎn)化的技術(shù)路線與發(fā)展框架，為推動(dòng)介入手術(shù)機(jī)器人從“主從遙操作”向“人機(jī)協(xié)同的增強(qiáng)智能”的范式演進(jìn)提供系統(tǒng)化參考。

IEEE Reviews in Biomedical Engineering是IEEE旗下發(fā)表生物醫(yī)學(xué)工程新興領(lǐng)域最新技術(shù)和趨勢(shì)綜述性論文的領(lǐng)域頂級(jí)刊物，年發(fā)文量約20余篇，具有較高的學(xué)術(shù)影響力，期刊2023至2025年的影響因子分別為17.6、17.2、12.0。

血管介入手術(shù)憑借其微創(chuàng)優(yōu)勢(shì)，已在冠心病、外周血管病及神經(jīng)血管疾病等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)手工操作高度依賴術(shù)者經(jīng)驗(yàn)，且存在疲勞負(fù)荷、操作精度極限與輻射暴露等現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。近年來(lái)，機(jī)器人系統(tǒng)在穩(wěn)定性、可重復(fù)性與遠(yuǎn)程操控方面顯示出重要價(jià)值，但現(xiàn)有主流系統(tǒng)仍以“主從隨動(dòng)”架構(gòu)為主，機(jī)器人多處于被動(dòng)執(zhí)行狀態(tài)，尚缺乏對(duì)復(fù)雜血管環(huán)境的自主感知與決策能力。針對(duì)這一關(guān)鍵瓶頸，論文提出以具身智能為核心的統(tǒng)一視角：強(qiáng)調(diào)機(jī)器人通過(guò)多模態(tài)感知理解血管環(huán)境與器械狀態(tài)，在學(xué)習(xí)型策略與安全約束下生成高層決策，并由低層控制器實(shí)現(xiàn)可驗(yàn)證、可控的器械動(dòng)作執(zhí)行，從而在動(dòng)態(tài)生理環(huán)境中實(shí)現(xiàn)更高水平的智能輔助與監(jiān)督下的任務(wù)級(jí)自主化操作。

論文從整體系統(tǒng)角度出發(fā)，歸納了血管介入手術(shù)機(jī)器人邁向具身智能的關(guān)鍵能力模塊，包括：真實(shí)手術(shù)環(huán)境下對(duì)血管解剖、病變特征、器械狀態(tài)與交互風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行持續(xù)感知與語(yǔ)義化理解，導(dǎo)絲與導(dǎo)管等柔性器械在復(fù)雜迂曲血管中的精細(xì)操作的學(xué)習(xí)型控制范式，以及面向臨床落地的轉(zhuǎn)化挑戰(zhàn)與規(guī)范路徑。研究特別指出，未來(lái)發(fā)展重點(diǎn)不在于追求“完全替代醫(yī)生的全自主”，而在于構(gòu)建以專家監(jiān)督為核心的人機(jī)協(xié)同范式：醫(yī)生從“高度依賴手工技巧的操作者”逐步演進(jìn)為“高層策略制定與關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)把控的監(jiān)督者”，機(jī)器人則在精細(xì)操控、穩(wěn)定執(zhí)行與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等方面發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)安全邊界內(nèi)的增強(qiáng)智能。

論文進(jìn)一步總結(jié)了若干值得關(guān)注的技術(shù)趨勢(shì)：其一，多模態(tài)融合將成為主線，術(shù)中影像、器械位姿/形狀、力覺(jué)或摩擦觸覺(jué)、乃至生理相位信息將被統(tǒng)一納入狀態(tài)空間，以提升對(duì)復(fù)雜環(huán)境的可觀測(cè)性與對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的提前感知；其二，“可驗(yàn)證的學(xué)習(xí)型控制”將加速落地，安全約束、可解釋學(xué)習(xí)策略將以更緊密的方式耦合，使系統(tǒng)在接近血管壁、分叉誤入或阻力異常時(shí)能夠自動(dòng)限幅、回退、提示接管，降低不可逆風(fēng)險(xiǎn)；其三，能力構(gòu)建將從“單點(diǎn)功能”走向“可復(fù)用技能庫(kù)”，通過(guò)分層策略與技能組合實(shí)現(xiàn)不同解剖結(jié)構(gòu)、不同器械配置與不同術(shù)式流程的快速遷移與穩(wěn)健泛化；其四，評(píng)測(cè)體系將從實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)走向臨床可轉(zhuǎn)化指標(biāo)，強(qiáng)調(diào)跨場(chǎng)景一致性、可重復(fù)性與真實(shí)世界證據(jù)閉環(huán)，推動(dòng)形成更標(biāo)準(zhǔn)化的基準(zhǔn)任務(wù)與驗(yàn)證協(xié)議；其五，人機(jī)交互將從“操作界面”升級(jí)為“監(jiān)督界面”，使醫(yī)生能夠以更低認(rèn)知負(fù)荷完成監(jiān)督?jīng)Q策，最終實(shí)現(xiàn)“醫(yī)生把控意圖與安全，機(jī)器人承擔(dān)執(zhí)行與穩(wěn)定”的協(xié)同新范式。

本論文由多家國(guó)內(nèi)外高校、科研機(jī)構(gòu)與臨床單位協(xié)同完成，包括：同濟(jì)大學(xué)齊鵬教授、香港中文大學(xué)電子工程學(xué)系姚天亮博士、袁奕萱教授、倫敦瑪麗女王大學(xué)（QMUL）Kaspar Althoefer 教授、西門子醫(yī)療 Markus Kowarschik 博士、蘇州大學(xué)陸波教授、倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）趙胡斌教授以及倫敦國(guó)王學(xué)院（KCL）Sebastien Ourselin 教授等專家學(xué)者，團(tuán)隊(duì)充分發(fā)揮人工智能、機(jī)器人、醫(yī)學(xué)影像與臨床心血管醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的協(xié)同優(yōu)勢(shì)，為血管介入手術(shù)機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展與臨床轉(zhuǎn)化提供了系統(tǒng)性參考。

本研究獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“智能機(jī)器人”專項(xiàng)青年科學(xué)家項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金及心臟病全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題聯(lián)合資助。論文全文已在線發(fā)表于《IEEE Reviews in Biomedical Engineering》，鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11301748

來(lái)源：CCI心血管醫(yī)生創(chuàng)新俱樂(lè)部