眼科手术对精准度要求极高，但人工操作面临诸多困难。由于眼睛软组织结构精细、手术操作空间狭小，医生眼内手术中的手动操作容易产生偏差，这成为制约眼科手术安全性和有效性的关键瓶颈。特别是在视网膜下注射和血管内注射等复杂操作中，毫厘之差可能导致严重的医疗后果。如何在这样的极限条件下实现更加精准、安全的手术操作，一直是眼科医学和医疗器械领域的重要课题。 中国科学院自动化研究所多模态人工智能系统全国重点实验室边桂彬研究员课题组针对此难题进行了深入攻关。研究团队创新性地构建了从术中三维空间感知、跨尺度精确定位到轨迹精准控制的完整技术体系，形成了自主显微眼科手术机器人系统的核心竞争力。 在三维空间感知上，研究团队提出了多视角空间融合方法，有效克服了多模态眼内成像中的成像异质性和动态空间失准问题。通过这一创新方法，系统能够术中动态构建全局三维地图，实现对眼内区域的全面、准确感知，为后续的精确操作奠定基础。在精确定位上，团队开发了基于准则加权的多传感器数据融合方法，解决了不同传感器检测范围、误差幅度和采样频率上的差异问题，使机器人手术器械尖端能够在眼内区域实现毫米级的精确定位。在轨迹控制上，研究人员提出了多约束目标优化方法，对机器人末端执行器的运动轨迹进行精确规划，确保每一步操作都符合手术要求。 临床可行性验证是该系统研发的关键环节。研究团队眼球假体、离体猪眼球及活体动物眼球的视网膜下注射与血管注射实验中进行了系统验证。结果表明，该系统在所有实验中均实现了百分之百的注射成功率，这充分证明了系统的稳定性和可靠性。与医生手动手术相比，该系统的平均定位误差减少了79.87%；与医生主从操作机器人手术相比，定位误差减少了54.61%。这些数据充分说明，自主机器人系统在精准性和安全性上意义在于显著优势。 该研究成果不仅在于技术本身的突破，更在于为眼科手术治疗开辟了全新的发展方向。自主显微眼科手术机器人系统能够显著提高眼底注射的精确性、安全性和一致性，使医生能够更加专注于手术设计和监督任务，而不必过度消耗精力在精细操作上。这种人机协作模式有望大幅降低手术风险——提高手术成功率——为多种眼科疾病的治疗提供新的可能。 从应用前景看，该系统具有广阔的发展空间。在远程医疗领域，自主机器人系统可以突破地域限制，使偏远地区患者获得高水平的眼科手术治疗。在极端环境中，如航天、深海等特殊场景，该系统也能发挥独特作用。随着技术的继续完善和临床应用的加快，自主显微眼科手术机器人系统有望成为眼科手术的重要工具，推动眼科医学进入智能化、精准化的新时代。涉及的研究成果已在国际学术期刊《科学·机器人》发表，获得了国际学术界的认可。
从依赖医生"手稳"到追求系统"更稳"，显微眼科手术正在向更高精度迈进；自主手术机器人系统的成功验证，为眼科手术开辟了新路径。要让这类创新真正造福患者，还需在安全性、临床价值和规范应用之间建立更完善的闭环，使技术进步切实转化为医疗质量的提升。