Proprio CEO 描繪外科機器人未來，外科醫生短缺迫在眉睫

美國面臨著外科醫生短缺的問題，根據美國醫學學院協會 (AAMC) 的數據，預計到2036年將有多達19,900個職位無法填補。這個問題將與老齡化人口和經常崩潰的鄉村醫療基礎設施相碰撞。鄉村社區面臨著這一困境的最尖銳邊緣：2010年至2021年間，136家鄉村醫院關閉，導致2019年60%的非都市縣缺乏足夠的外科護理。Proprio是應對這一短缺的公司之一，並利用機器人技術來解決這個問題。

外科機器人的技術不斷進步，導致系統能夠在最少的人類干預下執行越來越精確的任務。例如，約翰霍普金斯大學和斯坦福大學的研究人員最近展示了模仿學習的應用，這種方法利用視頻錄像和近似運動學，使機器人能夠成功處理組織操作、針處理和打結等任務。

同時，加州大學伯克利分校的肯·高德堡 (Ken Goldberg) 和直覺外科公司 (Intuitive Surgical) 的蓋瑞·古斯哈特 (Gary Guthart) 在2024年推出了一種“增強靈巧性”的方法，利用人工智慧驅動的覆蓋層即時協助外科醫生，旨在減少錯誤並提高整體結果。

在以下的問答中，Proprio的聯合創始人兼首席執行官加布里埃爾·瓊斯 (Gabriel Jones) 引用了作家亞瑟·C·克拉克 (Arthur C. Clarke) 的話，並提供了該公司如何設想人工智慧在手術室中增強而非取代人類專業知識的內部視角。在2024年9月，這家位於西雅圖的公司宣布成功完成了50例使用其人工智慧驅動的Paradigm平台的手術。

Proprio的簡史是什麼？

Gabriel Jones，Proprio首席執行官。 | 來源：Proprio

瓊斯：在比爾和梅琳達·蓋茨基金會 (Gates Foundation) 工作時，我有機會參與一些雄心勃勃的想法的討論——其中許多現在已經成為現實解決方案。在這些討論中，我遇到了我的共同創始人，包括兒科神經外科醫生山姆·布勞德 (Sam Browd) 博士和約書亞·史密斯 (Joshua Smith) 博士。當時我專注於大腦治療的未來，這與他的專業知識直接相關。當我們聯繫時，我們都感受到強烈的化學反應，並意識到我們需要一起創造一些東西。

我們早期的一次對話發生在史密斯博士的實驗室，當時提出了一個問題：“我們能否取代顯微鏡？”

傳統的外科顯微鏡已經使用了超過一個世紀的磨砂玻璃技術，雖然在鏡頭設計、塗層和數字集成方面有一些進步，但這些改進仍然無法解決複雜手術所需的精確度挑戰。

在那次初步對話之後，布勞德博士轉向我們的同事詹姆斯·楊奎斯特 (James Youngquist)，我們開始建造一個原型——一個可以將攝像頭直接對準大腦的設備。大腦周圍的保護層（硬膜）是一個獨特的挑戰，因為它在顱骨內部移動和彈性，這使得保持穩定視圖變得困難。解決這一複雜性成為了一個令人興奮的問題。

亞瑟·C·克拉克的法則指出：“發現可能的極限的唯一方法是冒險走過它們，進入不可能的領域。”根據這一法則，我們意識到需要超越當前的技術。

我們創始團隊的動機不僅僅是技術本身，而是提升全球護理標準——確保健康結果不受地理、學術或社會經濟差異的影響。這種信念成為我們的驅動力：技術應該彌合不平等，而不是擴大它們。我們的使命是讓先進的外科解決方案在全球範圍內可及，這每天都在指導我們的工作。

這種承諾激勵我們超越傳統外科工具（如顯微鏡）的限制。

我們知道，取代這些過時的技術需要重新思考整個手術體驗，並轉向以人工智慧為首的數據驅動解決方案。作為一個團隊，我們相信可以設計出一種更好的體驗，超越當前的技術。

我們的解決方案是：光場渲染。光場技術實時捕捉3D數據，並允許攝像頭在場景中移動，就像虛擬現實一樣。與依賴快照（例如X光）的傳統技術不同，我們的技術捕捉並渲染整個3D空間，以實現高保真可視化——就像顯微鏡，但能夠幫助即時指導外科決策。

PARADIGM系統是一個“算法、實時、多模態影像註冊系統”，旨在改善外科表現。 | 來源：Proprio

你們是如何開發Paradigm外科導航平台的？

瓊斯：Paradigm的誕生源於這樣的認識：手術依賴於術前影像，這些影像來自計算機斷層掃描 (CT) 或磁共振成像 (MRI) 扫描，用於計劃，但這些影像僅能解決手術過程中實時需求的一小部分。

儘管外科導航已經是一個數十億美元的行業，但在脊柱手術等領域的採用率僅約30%。如前所述，外科醫生持續報告著同樣的挑戰：他們無法在需要的時候、以需要的方式看到所需的東西，以做出最佳決策。

為了解決這個問題，我們從根本上重新想像了這一問題。Paradigm利用先進的人工智慧、計算機視覺和光場渲染技術，創建手術場景的實時3D數字環境。

與依賴靜態“快照”數據的傳統系統不同，Paradigm捕捉整個實時解剖信息的全譜。這使外科醫生能夠在患者解剖的動態高保真3D模型中移動——我們稱之為“指導”，而不僅僅是導航。

這種指導超越了地圖的概念。它不斷將實時數據反饋給外科醫生，幫助他們在當下優化決策。這就像從印刷地圖升級到實時GPS系統，不僅跟踪您的位置，還能根據交通和個人偏好等變化條件進行調整。

通過解決數據可用性和用戶體驗的根本問題，Paradigm不僅僅是複製傳統導航的功能。它超越了這些功能，滿足了70%尚未採用導航工具的外科醫生的需求，同時為30%已經採用的外科醫生創造了新的可能性。這一範式轉變根本改變了手術的執行方式，將技術與人類專業知識相結合，實現更快、更精確和更可靠的結果。

Proprio平台在手術過程中的量化影響是什麼？

Proprio的PARADIGM外科導航系統。 | 來源：Proprio

瓊斯：克拉克還說過：“任何足夠先進的技術都無法與魔法區分開。”Proprio的Paradigm平台背後的“魔法”在於它使手術變得更好、更快、更安全——我們可以用數據來證明這一點。

Paradigm為外科醫生和患者提供了顯著的好處，消除了在手術過程中暫停進行掃描的需要。除了減少患者在麻醉下的暴露時間外，它還最小化了患者和外科人員的輻射暴露。我們發現這種效率可以將手術時間減少多達30分鐘。

更重要的是，每次在手術室進行掃描時，外科醫生都會暴露在輻射下，考慮到他們執行的手術量，這並不令人驚訝——但卻令人擔憂——骨科外科醫生罹患癌症的可能性比其他領域的外科醫生高出5倍。

這項技術還以無與倫比的準確性提高了手術結果，符合FDA對脊柱植入物放置等手術精度的嚴格標準。安全性、效率和精確性的結合推動了更好的手術結果，並為護理設立了新標準。

你們是否測量了Proprio系統對手術通過率或術後結果的影響？

瓊斯：一項將Paradigm與傳統導航系統進行比較的研究發現，在植入物放置等關鍵任務上，所花費的時間減少了50%。雖然這一特定任務約占手術總時間的20%，但它對整體手術時間的減少貢獻重大，這對於減少手術室周轉時間至關重要，尤其是在班次變更或人員流動頻繁的環境中。

來自2023年Proprio的論文“優化手術對齊：使用零輻射、體積智能的術中對齊評估。” | 來源：Proprio

在完成50例手術後，你們觀察到了哪些改進或成功指標？

瓊斯：我們實現了輻射暴露的最多十倍減少，這對患者和臨床工作人員至關重要。這直接與我們優先考慮安全和減少傷害的承諾相一致——特別是在保護臨床工作人員免受輻射引起的癌症等長期風險方面。

例如，骨科外科醫生因長時間暴露於輻射而比一般人群更容易罹患癌症，而Paradigm直接減輕了這一風險。

你能分享任何同行評審的數據或正在進行的臨床試驗，以評估Proprio系統的準確性和安全性嗎？

瓊斯：我們正在積極建立臨床證據的基礎，包括摘要、演講和同行評審的出版物，其中一些已在主要會議上展示。

雖然我們目前無法分享具體細節，但這些努力正在順利進行，我們對取得的進展感到興奮。

約翰霍普金斯大學的研究人員使用經驗豐富的外科醫生的視頻訓練機器人執行縫合等任務。你怎麼看？

瓊斯：技術應該補充，而不是取代外科醫生。機器人在執行縫合等重複性任務方面表現出色，但它們缺乏在複雜、微妙情況下所需的創造力和關鍵問題解決能力。

真正的挑戰和機會在於找到人類與技術最佳協作的平衡點。例如，機器人可以讓外科醫生擺脫繁瑣的任務，使他們能夠專注於在護理現場尋找創新的解決方案。最終的潛力在於解決人類和機器人都無法單獨解決的挑戰，創造出能夠惠及更多人的護理和創新。

編輯註：本文來自《機器人報告》姊妹網站《研發世界》。

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