一台盯着自己刀刃温度的手术机器人

据论文引用的数据，口腔癌——舌、唇、颊——全球每年约有37.7万人罹患，造成17.8万人死亡。如果肿瘤尚未扩散，手术往往是最有效的治疗方法。在舌部，这通常意味着部分舌切除术：切除肿瘤，并在其周围保留5毫米的健康组织切缘。切缘太窄，有可能留下癌细胞；太宽，则会切掉健康的舌组织，使康复更加困难。

热：一把双刃剑

切割通常采用电外科：器械把电流导入组织，将其加热，使组织容易分开并减少出血。速度需要拿捏平衡。移动太慢，热量会扩散到健康组织，可能伤及赋予舌头感觉的神经。移动太快，组织又软化不够：它会钩在器械上、发生变形，切口便偏离计划路径。

经验丰富的外科医生会边看边调整速度。而迄今为止，自主手术机器人做不到：它们以事先选定的速度切割。早先的研究发现，这类机器人切割造成的细胞损伤比手工切割更多。

装在手术刀上的相机

约翰斯·霍普金斯大学的Naveed Riaziat、Jeremy Brown及其同事，在他们自己此前在凝胶上测试过的算法ThERMO的基础上开展了这项工作。一台小型热像仪装在机械臂上，位于电刀后方。在每一帧中，它都会测量温度超过60 °C（组织蛋白质开始分解的温度）的区域已经变得多宽，以及刀尖被推偏了多少。机器人持续估算组织的特性，并选出最能平衡两种风险的速度：一边是热损伤，另一边是被钩住。它不需要训练数据，也不需要反复试错来调参。

团队在猪舌上进行了测试，作者表示猪舌与人舌相似。每块猪舌上都标出了一个虚拟肿瘤，其轮廓取自一位真实患者的肿瘤，机器人需要在其周围5毫米处切割。他们比较了三种方法，每种用三条舌头：他们的机器人此前一直使用的2毫米/秒慢速固定速度；从一位专家外科医生身上测得的7毫米/秒快速固定速度；以及ThERMO。一位病理学家在不知道使用的是哪种方法的情况下，在显微镜下检查了组织。

猪舌显示了什么

• 精度。切缘误差，也就是实际留在肿瘤周围的健康组织宽度与目标5毫米之间的差距：ThERMO平均为0.69毫米，而快速固定速度为1.68毫米——明显改善。与慢速（0.98毫米）相比，差异没有统计学意义。
• 热损伤。使用ThERMO时，损伤从切口延伸约247微米，慢速则为515微米——约为其一半。快速（294微米）与ThERMO没有显著差异。
• 时间。ThERMO每次切割用时22秒，比快速多20%，但比慢速（52秒）快得多。
• **深度。**切口还必须在舌头的厚度方向上向下切5毫米，这是一条与侧向切缘不同的指令；ThERMO最接近（4.1毫米）。更深的切口造成的热损伤略多。

因此，论文的标题性数字——热损伤最多减少52%、精度最多提高59%——来自两组不同的比较。没有哪个固定速度能在两方面都表现良好；ThERMO则在每一方面都表现得相当不错。

一位同样不知情的头颈外科医生给ThERMO和慢速都打了4分（满分5分），而快速则因切缘不佳只得了2分。ThERMO的切口被认为快速且可能损伤更小，但边缘更参差不齐，这可能源于在急弯处方向的突然变化。

从猪舌到病人

作者明确说明了距离临床应用还有多远。这些舌头是室温下的离体组织，没有血流，也没有炎症；热在活体中的表现不同。测试只涉及一种组织，每种方法只切了三次，而且没有把机器人与人类外科医生进行比较。与外科医生不同，它也从不抬起器械或后退。接下来将在尸体上、然后在活体组织上开展研究——同时还需要更小的热像仪，以便能装进真实手术所在的空间。