機器人在美國各地的手術室中日益普及，外科醫生們紛紛採用這項技術來幫助他們切除受損器官或癌變組織。這些系統近年來有了很大的改進，但仍然需要外科醫生親手指導其器械並做出關鍵決策。讓機器人自行切開和縫合人體內的嬌嫩組織將是一項極其複雜的任務，需要先進的成像、感測器和人工智慧技術——更不用說還需要獲得醫療界和聯邦監管機構更多的認可。
但這些障礙並沒有阻止兒童國家醫療中心(CNMC)謝赫·扎耶德研究所的科學家們開發一種機器人系統，該系統已成功地在活體動物身上縫合和重新連線了豬腸的各個部分，幾乎不需要或完全不需要人工干預。這一成果發表在5月4日出版的《科學轉化醫學》雜誌上。
像這種被稱為腸吻合術的軟組織手術，對機器人系統來說尤其具有挑戰性，因為組織在手術過程中會改變形狀和移動。CNMC的智慧組織自主機器人（STAR）——雖然尚未完全自主——旨在透過使用3D和近紅外熒光成像系統、力感測器和預程式設計演算法來補償這一點，以確定縫線的適當型別、張力和位置。
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在豬的實驗中，研究人員在腸組織中放置了在紅外光下會發出熒光的標記物。STAR的成像系統在手術過程中以毫米級的精度跟蹤了這些標記物的位置。機器人的計算機根據從成像系統接收到的資訊，制定並調整其縫合方法——結和連續縫合線的組合。研究人員已將關於理想縫合操作的資料（包括間距和張力）程式設計到系統中，可以在整個過程中參考這些資料以防止滲漏。
為了測試STAR的效能，研究人員招募外科醫生使用其他三種方法對豬腸進行相同的操作：手工縫合、腹腔鏡手術和美國食品和藥物管理局於2000年批准的機器人輔助達芬奇手術系統。研究人員表示，STAR在縫線之間的理想間距方面優於其他技術——這使得STAR修復的腸道在滲漏前能夠承受的壓力幾乎是手工縫合腸道的兩倍。
當然，STAR的成功也有一些需要注意的地方。機器人系統實際上僅在實驗的60%時間內自主執行，研究人員在機器人工作時對其裝置進行了微小的調整。彼得·金（Peter Kim）是謝赫·扎耶德研究所的手術學教授和負責人，他在週二的新聞釋出會上堅稱，腸道縫合術可以在沒有人為干預的情況下進行——但“我們就像對待即將走路的幼兒的父母一樣”。STAR的縫合速度也比人類慢，但金及其同事阿克塞爾·克里格（Axel Krieger）和瑞恩·德克爾（Ryan Decker）表示，可以透過程式設計使其工作更快。他們在會議上承認，他們的實驗主要是一個概念驗證，旨在確定機器人在特定條件下可以單獨執行特定手術。
研究人員表示，其目的不是取代外科醫生，而是增加可以改進外科手術的機器智慧。“任何時候你發生嚴重的吻合口滲漏，比如腸道滲漏，因其死亡的風險都會增加三到十倍，”金說。“因此，如果你擁有一種可以潛在地減輕或減少這種情況的技術，我認為這具有非常明顯的價值。”
STAR在無人干預的情況下工作的能力，即使是有限的，也使其與外科醫生可用的任何其他機器人選擇不同。到目前為止，Intuitive Surgical Inc.的達芬奇系統是唯一獲得FDA批准的通用機器人手術平臺。自2000年以來，達芬奇已幫助外科醫生進行了許多腹腔鏡軟組織手術，包括子宮切除術、膽囊和腎臟切除術、前列腺癌治療和心臟瓣膜手術。達芬奇迄今為止獲得認可的關鍵在於外科醫生髮揮的主導作用，他們坐在符合人體工程學設計的控制檯中，在高畫質晰度3D攝像頭的輔助下，控制機器人的四個手臂。儘管達芬奇的價格接近200萬美元，但其受歡迎程度仍在穩步增長。2012年，醫生在美國醫院使用該系統進行了超過35萬例手術，比2010年增長了60%。根據Allied Market Research在1月份釋出的一份報告，基於其成功，手術機器人系統的銷售額預計將從2014年的33億美元攀升至2020年的約64億美元。
華盛頓大學生物機器人實驗室主任，Applied Dexterity（一家開發名為RAVEN的開源機器人手術系統的初創公司）的聯合創始人布萊克·漢納福德（Blake Hannaford）表示，CNMC的工作是一項“技術突破”，因為它整合了各種技術、嚴格的動物實驗以及縫合的質量。漢納福德並未參與豬的手術，但他指出了STAR目前的侷限性，並質疑這種技術在近期內是否對外科醫生有很大的價值。“雖然從技術意義上講，半自主縫合是外科機器人技術的一個‘巨大挑戰’問題，但在臨床上，許多縫合和腸吻合術都是由[外科醫生使用]縫合器完成的，縫合器可以在幾秒鐘內完成整個過程，”他說。
威爾康奈爾醫學院心臟胸外科機器人心臟外科主任T·斯隆·蓋伊（T. Sloane Guy）表示，自主手術室機器人的成功最終將取決於外科醫生及其患者。蓋伊在過去幾年中一直使用達芬奇進行心臟手術，他說患者經常對外科醫生將多少控制權讓渡給機器人系統表示擔憂。
“我很高興聽到正在進行這種型別的研究，”蓋伊在談到CNMC的最新實驗時說。但他補充說，這項工作是可能使機器人手術系統實現完全自主的幾個墊腳石之一。“作為一名醫生，我的部分工作是將有益於患者的技術帶給他們，並就技術的優勢和侷限性對他們進行教育。作為一名醫生，我必須百分之百地確信我可以信任一項給定的技術，並且它不是某種噱頭。”