在高端医疗设备制造领域，手术精准度与安全性始终是核心挑战。近日，《科学机器人》杂志发表的一篇题为《人工智能手中的医疗针头：迈向自主机器人导航》的文章，正式提出基于针头的医疗程序人工智能指导概念，为解决复杂手术难题带来新希望。

在诸多手术场景中，医生面临着极高风险。例如，当试图触及患者肺部深处豌豆大小的癌性结节时，该结节隐藏在错综复杂且随呼吸移动的关键血管和气道之后。偏离目标一毫米就可能刺破大动脉，而未达目标则可能导致癌细胞扩散，错过治疗时机。此类情况在数千例手术中屡见不鲜，解剖障碍使手术复杂化，准确性成为关键。

“‘AI 引导’的医学新时代正在到来。”计算机科学系劳伦斯·格罗斯伯格杰出教授罗恩·阿尔特罗维茨指出，拥有先进 AI 的机器人可协助医生并自动执行任务，实现前所未有的精准度，让复杂手术更安全有效。

几十年来，医生依赖影像引导技术，如利用 X 射线、计算机断层扫描(CT)和磁共振(MR)图像可视化患者解剖结构并规划穿刺路径，该技术可追溯至 19 世纪末 X 射线的发明。如今，人工智能的最新进展推动医疗技术飞跃。AI 能自动分析图像、识别目标与障碍物、计算安全轨迹，甚至自主操控机器人针头绕过敏感组织，抵达体内深处。

北卡罗来纳大学教堂山分校、范德堡大学和犹他大学的研究团队展示了一个医疗机器人案例。该机器人能够自主操控针头，在活体组织中高精度到达肺部临床相关目标，性能优于仅使用传统工具的医生。这一案例详细阐述了从图像引导到人工智能引导的变革性转变，AI 可协助感知患者解剖结构、跟踪手术进展、规划器械运动并执行这些运动。

文章正式阐述 AI 引导概念，旨在利用 AI 提高医生诊疗效率，为机器人自主性构建基础。AI 引导包含四个组成部分：

感知解剖学：精准识别患者体内结构。

规划仪器运动：为手术器械规划最佳路径。

感知仪器状态：实时掌握器械运行情况。

在手术过程中执行器械运动：确保手术操作精准无误。

每个组件可提供不同程度的人工智能指导，从医生在 AI 帮助下完成任务，到 AI 执行任务、医生监控干预，再到无需人工干预、AI 完全负责执行任务，甚至实现完全由人工智能引导。

文章将现有系统归类，并探讨实现更高级别 AI 指导的研究挑战。研究人员强调，广泛临床应用面临诸多关键障碍，如保障安全性、在监管环境下操作、开发直观的医生 - AI 界面以及将技术集成到临床工作流程。

尽管挑战重重，但阿尔特罗维茨对 AI 引导医疗程序的未来充满信心。他表示，人工智能和机器人技术的突破将持续推动医疗程序中 AI 引导和机器人自动化程度提升，为医生提供新工具，让高难度手术更加安全有效。这一研究成果有望引领高端医疗设备制造领域迈向新的发展阶段。

更多信息： Ron Alterovitz，《人工智能手中的医疗针头：迈向自主机器人导航》，《科学机器人》(2025)。