在對(duì)大腦或毛細(xì)血管等精細(xì)脆弱結(jié)構(gòu)做手術(shù)時(shí)，穩(wěn)定的手部控制力和不間斷的清晰視線是非常重要的。雖然外科手術(shù)攝像機(jī)已經(jīng)改善了外科醫(yī)生在手術(shù)過(guò)程中所看到的東西，但"穩(wěn)定的手"仍有待加強(qiáng)，一些手術(shù)技術(shù)，包括復(fù)雜的外科醫(yī)生引導(dǎo)的機(jī)器人機(jī)械手，在靠近精細(xì)組織進(jìn)行手術(shù)時(shí)，無(wú)法避免意外傷害。
 
　　近期發(fā)表在《Scientific Reports》雜志上的一項(xiàng)新研究中，美國(guó)德克薩斯農(nóng)工大學(xué)的研究人員表示，通過(guò)向指尖傳遞微小但可感知的嗡嗡聲電流，可以讓用戶準(zhǔn)確感知到接觸的距離。這種方式使用戶能夠精確地控制他們的機(jī)器人手指實(shí)現(xiàn)無(wú)意外傷害的準(zhǔn)確操作。研究人員認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)可能是幫助外科醫(yī)生在機(jī)器人輔助手術(shù)過(guò)程中減少意外傷害的有效方法。
 
　　"機(jī)器人手指所面臨的挑戰(zhàn)之一是確保能夠精確地控制它們，使其足夠柔和地接觸到生物組織上，"電子和計(jì)算機(jī)工程系助理教授Hangue Park說(shuō)。"有了我們的設(shè)計(jì)，外科醫(yī)生將能夠直觀地感知到他們的機(jī)器人手指離生物組織的距離有多遠(yuǎn)，然后他們可以利用這些信息，用恰到好處的力道去觸摸精細(xì)又脆弱的組織。"
 
　　機(jī)器人輔助手術(shù)系統(tǒng)，是外科醫(yī)生的物理延伸。通過(guò)控制機(jī)器人手指的運(yùn)動(dòng)，外科醫(yī)生可以通過(guò)自己的手指運(yùn)動(dòng)來(lái)控制機(jī)器人的手指，遠(yuǎn)程執(zhí)行復(fù)雜的手術(shù)，從而擴(kuò)大了外科醫(yī)生可以為患者提供醫(yī)療服務(wù)的范圍。此外，機(jī)器人手指的體積很小，意味著手術(shù)的切口可以更小，因?yàn)橥饪漆t(yī)生在手術(shù)過(guò)程中不需要在病人的身體上做大的切口。
 
　　為了精確地移動(dòng)機(jī)器人手指，外科醫(yī)生依靠安裝在機(jī)器人手臂上的攝像頭提供的實(shí)時(shí)視覺(jué)信息。因此，他們通過(guò)監(jiān)控器，將自己的手指動(dòng)作與機(jī)器人手指的動(dòng)作進(jìn)行匹配。通過(guò)這種方式，他們知道他們的機(jī)器人手指在空間中的位置，以及這些手指之間的距離有多近。
 
　　然而，Park指出，僅靠視覺(jué)信息還不足以指導(dǎo)手指的精細(xì)動(dòng)作，當(dāng)手指靠近大腦或其他脆弱組織時(shí)，這一點(diǎn)至關(guān)重要。
 
　　"外科醫(yī)生只能間接地知道他們的實(shí)際手指之間的距離有多遠(yuǎn)，也就是說(shuō)，通過(guò)在監(jiān)視器上看他們的機(jī)器人手指相對(duì)于彼此的位置，"Park說(shuō)。"這種間接的觀察會(huì)降低他們對(duì)實(shí)際手指之間的距離感，從而影響到他們控制機(jī)器人手指的方式。"
 
　　為了解決這個(gè)問(wèn)題，Park和他的團(tuán)隊(duì)想出了一種獨(dú)立于視覺(jué)反饋的方式來(lái)傳遞距離信息。將不同頻率的電流通過(guò)裝有刺激探針的手套傳遞到指尖，研究人員就能夠訓(xùn)練用戶將電流脈沖的頻率與距離聯(lián)系起來(lái)，也就是說(shuō)，電流頻率的增加表示與測(cè)試物體的接近距離。然后，他們比較了接受電流刺激的用戶是否比那些只接受視覺(jué)信息的用戶在估算距離時(shí)效果更好。
 
　　Park和他的團(tuán)隊(duì)還根據(jù)用戶對(duì)電流頻率的敏感度，對(duì)他們的技術(shù)進(jìn)行了調(diào)整。換句話說(shuō)，如果用戶對(duì)電流頻率的敏感度較高，那么在傳遞距離信息的時(shí)候，就會(huì)以較小的電流遞增步數(shù)來(lái)傳遞距離信息，以最大限度地提高距離估計(jì)的準(zhǔn)確性。
 
　　研究人員發(fā)現(xiàn)，接受電脈沖的用戶對(duì)底層表面的接近度有更強(qiáng)的感知能力，可以降低70%左右的接觸力，表現(xiàn)遠(yuǎn)優(yōu)于另一組。總的來(lái)說(shuō)，他們觀察到，通過(guò)溫和的電脈沖傳遞的接近信息比單純的視覺(jué)信息要有效約三倍。
 
　　Park說(shuō)，他們的新方法有可能在手術(shù)過(guò)程中顯著提高可操作性，同時(shí)最大限度地減少意外組織損傷的風(fēng)險(xiǎn)。他還表示，他們的技術(shù)在手術(shù)過(guò)程中幾乎不會(huì)增加外科醫(yī)生現(xiàn)有的心理負(fù)擔(dān)。
 
　　"我們的目標(biāo)是想出一種能夠提高距離判斷準(zhǔn)確性的解決方案，而不增加這項(xiàng)任務(wù)所需的主動(dòng)思考的負(fù)擔(dān)，"他說(shuō)。"當(dāng)我們的技術(shù)在手術(shù)環(huán)境中使用后，醫(yī)生將能夠直觀地知道他們的機(jī)器人手指離目標(biāo)結(jié)構(gòu)還有多遠(yuǎn)，這意味著他們可以只專注于如何提高手術(shù)效果。"