下次你去医院做手术时，外科医生的助手可能是个机器人。

英特尔、谷歌、加州大学伯克利分校人工智能团队正在训练机器人缝伤口。在几大团队的合作中，研究人员通过使用教学视频“训练”机器人来模拟手术过程。

加州大学伯克利分校（UC Berkeley）的教授此前曾用YouTube视频作为机器人学习跳跃或跳舞等各种动作的指南，而谷歌则训练机器人理解深度和动作。研究小组将这些知识应用到他们最新的项目Motion2Vec中，在这个项目中，实际手术过程的视频用于指导。在最近发布的一篇研究论文中，研究人员概述了他们是如何利用YouTube视频训练一个两臂达芬奇机器人在布匹装置上插入针头和进行缝合的。

医疗团队依靠Siamese网络，这是一种深度学习设备，包含两个或多个共享相同数据的网络。该系统是比较和评估数据集之间关系的最佳系统。这种网络过去被用于面部检测、签名验证和语言检测。

加州大学伯克利分校实验室负责人肯戈德伯格（kengold berg）解释说，YouTube是这个深度学习项目的丰富教学材料来源。

“YouTube每分钟获得500小时的新素材。“这是一个令人难以置信的储存库，”他说任何人都可以观看这些视频中的任何一个，并理解其中的任何一个，但机器人目前无法将其视为像素流。因此，这项工作的目标是尝试和理解这些像素。即查看视频，分析视频，然后……能够将视频分割成有意义的序列。”

对于缝合任务，该团队只需要78个医学教学视频就可以训练其人工智能引擎来执行这一过程。他们声称成功率为85%。

这意味着机器人最终可以承担外科手术中一些更基本、更重复的任务，并允许外科医生将他们的时间和精力集中在更严格的步骤上。

机器人很快会取代外科医生吗？

“我们还没到那儿，”戈德伯格说“但是我们正在努力的是一个外科医生的能力，他会观察系统，指出他们想要一排缝合线，传达他们想要六个上翘缝合线，”戈德伯格说然后机器人就会开始这样做外科医生就会。。。能够稍微放松一下，这样他们就可以得到更多的休息，并能够专注于手术中更复杂或更细微的部分。”

机器学习对生物技术不雅的年代起了很大的作用。人工智能快速处理大量数据的能力在基于CAT扫描的肺癌和中风风险检测、基于EKG和MRI图像计算心脏病和心脏骤停的风险、根据照片对皮肤病变进行分类以及在眼睛图像中检测到糖尿病危象方面取得了进展。在流感大流行期间，人工智能正在帮助科学家找到可以抑制COVID-19传播的药物，并最终找到治疗方法和疫苗。

美科研人员发现一种伤口缝线新材料（视频）

据报道美国研究者研发出了一种新型缝线，它能够监测伤口的愈合情况，并将数据发送到医生端，而不仅是普通的皮外伤，器官甚至是骨植入物都可以用同样的原理进行监测。

塔夫茨大学（Tufts University）科学家小组的人员称：“我们研究了以动物皮肤纤维（ASF）和棉纤维（CF）为原料制备的独特的复丝缝合线（UMS），可用于外科手术和伤口愈合。其中，UMS的独特性能是其拉伸强度为85.25±0.09（Mpa），断裂伸长率为81.9±0.46（%），打结强度为7.59±0.26（kgf），柔韧性和吸水率分别为58.95±0.55%（Mpa）。体外研究表明，其生物相容性在自然界和体内实验显示出加速缝合和伤口愈合的特性。”

研究人员一直在开发一些纳米和微尺度的技术，这些技术可用于植入式医疗技术，用于疾病治疗、诊断、预防和其他与健康相关的应用。

现在塔夫茨大学的研究人员们更进一步发明了这种“智能”缝线，这种线实际上可以到人体组织中收集诊断数据进行编织，从而将植入式技术提升到了一个全新的水平。

与典型的植入式技术不同，植入式技术通常局限于一个特定的区域，线程可以访问多个组织层来采样间质液体，并将其引导到采集数据（如pH和葡萄糖水平）的传感线程上。这些线也可以导电，这意味着它们可以将数据传送到一个放在人的皮肤上的灵活的无线发射器。

塔夫茨大学电子与计算机工程系跨学科纳米实验室主任（Sameer Sonkusale）萨默尔·桑库萨尔说：“在组织或器官环境中以三维方式紧密缝合线为基础的诊断设备，增加了其他灵活诊断平台所不具备的独特功能。”工程的。“我们认为基于线的设备有可能被用作外科植入物的智能缝合线，监控伤口愈合的智能绷带，或者与织物或织物结合作为个性化的健康监视器和护理点诊断。”

塔夫茨大学的研究人员发明了的这种线，它可以穿透组织的多个层，对间质液进行取样，并将其引导到采集数据的传感线上，比如pH和葡萄糖水平。然后，导电线将数据传输到皮肤上的一个灵活的无线发射器。

桑库萨尔说，他们团队的灵感来自于设计用来治疗慢性伤口的线，特别是那些由糖尿病引起的伤口，这些伤口往往得不到治疗，并可能导致危急情况。

他说：“糖尿病造成的慢性伤口是医疗保健的严重负担。“我们认识到需要制造传感器来监测伤口是否愈合以及是否有感染。”。“由于目前的传感器平台都是在硬材料上实现的，它们不适合放置在人体组织内。他说：“虽然需要从组织深层收集诊断数据，但目前所有的平台基本上都局限于皮肤等表面。”

桑库萨尔说，研究小组着手制造可触及皮肤深处伤口的柔性传感器，通过在组织内植入传感装置，从组织中收集物理和化学信息。“令人惊讶的是，线程为我们提供了答案，”他说。“下一步是设计这些线程来执行所需的传感功能。”

这个团队开发了几个线程来实现这一点，每个线程都有自己的目的。他说，有些人负责运输液体，有些人感知温度和身体压力，还有一些人感知pH和葡萄糖。为了将信息传送到手机和互联网上，研究小组使用了一个安装在皮肤上的无线发射器。

桑库萨尔说，除了跟踪伤口外，该线的其他潜在应用还包括植入心脏或骨科植入物中，以传达有关植入物是否正常工作，或是否存在因植入物而产生的任何组织疤痕或炎症的有价值的诊断信息。他补充说：“外科缝线的智能化也有直接的应用，这样医生就可以在术后监测感染、肿胀或炎症。”。

桑库萨尔表示，至少要在五年前对病人进行严格的测试。同时，这些线也可以嵌入绷带和织物上，作为一个可穿戴的诊断平台，他说。“对于这些应用，我们预计这项技术将很快进入市场。”

塔夫茨大学的研究小组人员不久前在《微系统与纳米工程》杂志上发表了相关论文。

科学家在组织工程新方法中“放养”细胞

加州大学伯克利分校的研究人员发现，电流可以用来协调一组细胞的流动，这一成果可以为更可控的组织工程形式和潜在的应用奠定基础，例如使用电刺激帮助愈合伤口的“智能绷带”。

发表在不久前的《自然材料》杂志上的一项研究说，研究人员使用单层上皮细胞，这种细胞结合在一起，在皮肤、肾脏、角膜和其他器官中形成坚固的鞘层。他们发现，通过施加每厘米5伏的电流，他们可以鼓励细胞沿着直流电场迁移。

他们能够使细胞向左或向右聚集，发散或会聚，并集体掉头。他们还制作了一些精细的形状，比如三角龙和加州大学伯克利分校的熊吉祥物，以探索细胞表的数量和结构如何影响迁移。

上图为一小块上皮细胞。中间图像中的白线表示电流从正极流向负极。下图显示了细胞如何跟踪电场，蓝色表示向左移动，红色表示向右移动。（图片由丹尼尔·科恩提供）

这项研究的主要作者丹尼尔·科恩说：“这是第一个数据表明直流电场可以用来故意引导一片上皮细胞的迁移，”他是加州大学伯克利分校-旧金山分校生物工程联合研究生项目的学生。“有许多自然系统的特性和行为来自于大量个体的相互作用——沙丘、鸟群、鱼群，甚至是我们组织中的细胞。正如少数牧羊犬对绵羊的放牧行为施加巨大的控制一样，我们也可以同样地为组织工程培育生物细胞。”

电流变电是一种利用电来引导细胞运动的方法，以前已经在单个细胞中得到证实，但它如何影响细胞的集体运动，目前还不清楚。

加州大学伯克利分校电子工程和计算机科学副教授Michel Maharbiz说：“作为组织工程的科学工具，控制大量细胞运动的能力有很大的用处。”。“我们可以开发一些简单的设计规则，为控制一组单元格提供全局提示，而不是一次操作一个单元格。”

这项工作是由马哈比兹领导的一个项目，该项目是由国家科学基金会的新兴前沿研究和创新项目资助的，旨在开发医用电子纳米材料。研究人员与斯坦福大学分子和细胞生理学教授、细胞间粘附方面的世界顶尖专家之一W.jamesnelson合作。科恩现在是纳尔逊实验室的博士后研究员。

可能的伤口愈合应用

由于我们的身体充满了流动的离子和盐溶液，因此从神经传递到肌肉刺激，电信号在我们的生理学中扮演着重要的角色也就不足为奇了。

马哈比兹说：“我们正在探索的电现象是不同的，产生的电流为细胞迁移提供了线索。”。

这项研究的作者正在探索生物电信号在伤口愈合过程中的作用，建立在1843年发现的基础上，即人体损伤会导致伤口部位电场的变化。通过绘制损伤发生和愈合时电场的变化图，研究人员可能能够开发出有助于加速和改善修复过程的技术。

科恩说：“这些数据清楚地表明，我们对智能绷带所需的细胞控制可能是可能的，我们下一步的工作将集中于将这项技术应用于实际伤害。”

有关本地COVID-19测试问题咨询和联系的官方网页：https://www.sandiegocounty.gov/content/sdc/hhsa/programs/phs/community_epidemiology/dc/2019-nCoV/testing.html

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（美国华文网 圣地亚哥华文网编发 USChinesePress.com SanDiegoChinesePress.com）