【編者按】文章轉(zhuǎn)自紫丁香機器人論壇，本文是杜志江教授在機器人論壇的分享。原標題為《哈工大機器人研究所副所長杜志江教授：醫(yī)療機器人發(fā)展現(xiàn)狀及研究進展》，雷鋒網(wǎng)做了不改變原意的調(diào)整。文末附有“紫丁香人工智能和先進制造俱樂部”的介紹。

機器人技術(shù)已經(jīng)成為決定未來經(jīng)濟的顛覆性的技術(shù)之一，我國也把機器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展作為國家戰(zhàn)略。醫(yī)用機器人是專業(yè)服務(wù)機器人最重要的領(lǐng)域。

1、為什么醫(yī)用機器人現(xiàn)在這么受重視呢？

2012年底全球醫(yī)用機器人銷量是1300多臺，市場規(guī)模達到60億美元，預(yù)計到2016年將增長到119億美元。如果包括陪護類機器人，市場空間就會更大，未來的增長速度也是機器人領(lǐng)域增長最快的。

醫(yī)用機器人有一個非常寬泛的概念，可以說用于醫(yī)療領(lǐng)域的機器人或者機器人化設(shè)備都可以叫做醫(yī)用機器人。

醫(yī)用機器人和傳統(tǒng)機器人相比有自己的內(nèi)涵，像輔助醫(yī)生的工作、擴展醫(yī)生的能力，這些都是我們所希望醫(yī)用機器人應(yīng)具有的能力。而醫(yī)用機器人作動的對象是人，是醫(yī)生手里的工具，可以輔助醫(yī)生為患者完成手術(shù)，所以對于安全性方面提出了更高的要求，安全和有效是醫(yī)用機器人最重要的特征，也是醫(yī)用機器人的實質(zhì)內(nèi)涵，此外醫(yī)用機器人要具有良好的交互性。

醫(yī)用機器人都發(fā)展得怎么樣了？

• 世界主要醫(yī)用機器人研究進展

醫(yī)用機器人是從醫(yī)學(xué)的需求發(fā)展而來的?，F(xiàn)代手術(shù)進入到了微創(chuàng)時代，微創(chuàng)手術(shù)的成功不僅依賴于技術(shù)精湛的外科大夫，也依賴于醫(yī)生手里優(yōu)良的手術(shù)工具。

我們可以看到從開放手術(shù)到普通腹腔鏡手術(shù)，再到機器人腹腔鏡手術(shù)，微創(chuàng)技術(shù)的需求牽引推動了機器人技術(shù)在這方面的應(yīng)用。

醫(yī)用機器人的分類目前也較為籠統(tǒng)，可以大致分為手術(shù)機器人、康復(fù)機器人、醫(yī)用服務(wù)機器人和智能設(shè)備。

通過這張圖可以看到，醫(yī)用機器人和服務(wù)機器人一樣，在外科和其他醫(yī)療領(lǐng)域都應(yīng)用得廣泛應(yīng)用。世界上第一款手術(shù)機器人出現(xiàn)在腦外科手術(shù)領(lǐng)域，是用工業(yè)型的機器人實現(xiàn)手術(shù)導(dǎo)航。

骨科機器人的研究也比較早，從上世紀八十年代一直到現(xiàn)在都在研究。典型的系統(tǒng)如美國的ROBODOC、瑞典的PinTrace以及德國的CASPAR等，這些都有較好的應(yīng)用。以色列的Mazor可以輔助醫(yī)生完成脊柱手術(shù)，已經(jīng)在中國市場銷售，但價格較為昂貴。

眼科手術(shù)機器人能夠很好地把醫(yī)生手部的顫抖濾除，輔助醫(yī)生完成較為精細的眼科手術(shù)。

血管介入手術(shù)機器人也是研究較多的，國際上醫(yī)療器械行業(yè)領(lǐng)域的幾大領(lǐng)軍企業(yè)都開展該方面的研究，臨床具有較大需求。

目前手術(shù)機器人商業(yè)化做的最好的就是美國直覺外科公司生產(chǎn)的達芬奇腹腔鏡手術(shù)機器人，截止到去年年底，直覺外科公司在全球銷售了3266臺，其中幾十臺是去年4月份推出的最新型的Xi系統(tǒng)。

直覺外科公司于2000年上市，上市的時候每股不到八美元，股值最高點的是2012年5月份，每股達到588美元，昨天收盤的股價是519美元，一直是納斯達克“長牛不衰”的股票。因為大家覺得這個市場非常大，所以世界范圍內(nèi)很多機構(gòu)都在針對腹腔鏡手術(shù)機器人進行研究。

除了手術(shù)領(lǐng)域，另外一個最主要的領(lǐng)域就是康復(fù)和助力機器人，以色列的 ReWalk 產(chǎn)品已經(jīng)拿到了FDA的認證，現(xiàn)在市值已經(jīng)達到三十多億美元，典型的還有日本的HAL和美國的HULC機器人。

醫(yī)院服務(wù)機器人，也已在醫(yī)院得到應(yīng)用，包括導(dǎo)診、輔助護士操作等。

典型的應(yīng)用包括埃博拉病毒爆發(fā)的時候通過機器人進行消毒，可以有效地避免人員受到病毒感染。服務(wù)型機器人在醫(yī)院的應(yīng)用將越來越多。

還有一個重要的領(lǐng)域就是機器人化的醫(yī)用設(shè)備，現(xiàn)在高端的醫(yī)療裝備紛紛引入機器人技術(shù)，如西門子這款最新的DSA設(shè)備就是應(yīng)用機械臂技術(shù)。大量應(yīng)用機器人技術(shù)也是現(xiàn)在醫(yī)療裝備行業(yè)發(fā)展的趨勢。

那么，國內(nèi)醫(yī)用機器人研究進展如何？

國內(nèi)醫(yī)用機器人的研究起源于九十年代，典型的系統(tǒng)如北航和海軍總醫(yī)院聯(lián)合研制的腦外科手術(shù)機器人，獲得了CFDA的認證，已經(jīng)完成了幾千例的臨床手術(shù)。2003年實現(xiàn)了北京到沈陽之間的遠程機器人導(dǎo)航腦外科手術(shù)。

北航研制的骨科手術(shù)機器人也獲得了CFDA認證，2006年的時候完成了北京到延安之間的遠程骨科手術(shù)。 
此外哈工大在腹腔鏡、骨科、介入手術(shù)等領(lǐng)域開展研究，中科院自動化所、沈陽所、深圳院等在血管介入、骨科等領(lǐng)域開展研究，天津大學(xué)在腹腔鏡、顯微外科等領(lǐng)域開展研究，北京理工大學(xué)在軟組織穿刺、顱頜面外科等領(lǐng)域開展研究，復(fù)旦、浙大等也都在醫(yī)用機器人方面開展了研究，取得了一系列的成果。

醫(yī)用機器人的關(guān)鍵技術(shù)有哪些？

1、機器人優(yōu)化設(shè)計技術(shù)

醫(yī)用機器人既然叫機器人，那就離不開機器人的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)，包括機構(gòu)、控制、傳感、人機交互、遙操作和材料等等，這方面和傳統(tǒng)機器人沒有太大差別。

設(shè)計時要擺脫傳統(tǒng)工業(yè)機器人的“影子”，實現(xiàn)輕量化、精密、靈巧機器人機構(gòu)構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計。

2、系統(tǒng)集成技術(shù)

醫(yī)用機器人有“醫(yī)用”的特殊內(nèi)涵，要求安全有效。系統(tǒng)集成時一定要面向具體的手術(shù)流程需求，考慮手術(shù)室如何應(yīng)用，注意人機功效學(xué)的研究。如果醫(yī)生不接受你的系統(tǒng)，你理論工作做得再好、技術(shù)再先進也不可能得到推廣應(yīng)用，所以醫(yī)用機器人更強調(diào)“醫(yī)生-機器人-患者”三者的共融。

3、遙操作及遠程手術(shù)技術(shù)

目前成功的手術(shù)機器人大多是主從操作式機器人，未來的趨勢是遠程手術(shù)，因此遙控操作和遠程手術(shù)技術(shù)也是大家看重的。

4、手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)

基于機器人系統(tǒng)的3D手術(shù)規(guī)劃，利用醫(yī)學(xué)影像實時重建及融合處理和手術(shù)機器人高精度3D跟蹤定位及可視化技術(shù)，實現(xiàn)術(shù)中實時標定及配準。

5、軟體機器人技術(shù)

現(xiàn)在比較流行的一項技術(shù)，未來在醫(yī)療領(lǐng)域的前景也是非常好的，如輸尿管鏡機器人在泌尿外科是非常有前景的。

6、醫(yī)療與互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)—數(shù)字醫(yī)療、移動醫(yī)療、穿戴式醫(yī)療、遠程醫(yī)療

由于新技術(shù)的出現(xiàn)，醫(yī)用機器人也需要與時俱進，包括數(shù)字醫(yī)療、移動醫(yī)療、穿戴式醫(yī)療和遠程醫(yī)療。這種趨勢也越來越明顯了，日本的Pepper機器人把云計算和大數(shù)據(jù)利用起來以后可以很好地在情感陪護方面介入進去，這也是未來的一個發(fā)展趨勢。

寫在后面：從事醫(yī)療機器人的研究體會

從事醫(yī)用機器人研究最重要的是醫(yī)工結(jié)合。如下圖：

醫(yī)生是直接用戶，可以幫助你確定機器人的功能，確定適用癥和禁忌癥；同時醫(yī)生又是評判專家，機器人好不好用是由醫(yī)生來說了算，絕對不是由研究的工程人員說了算。一定要走這樣一條路：

由醫(yī)生提出功能需求，工程人員理解醫(yī)生的要求后翻譯成工程語言，設(shè)計初步方案，然后醫(yī)工結(jié)合確定系統(tǒng)方案，最后實施。

如果不經(jīng)過這個過程系統(tǒng)很難與“醫(yī)”貼合。

附：紫丁香人工智能和先進制造俱樂部介紹

【紫丁香人工智能和先進制造俱樂部】微信號Lilac_AICLUB。俱樂部是依托哈工大創(chuàng)業(yè)校友聯(lián)合會基礎(chǔ)上成立，立足于哈工大校友在人工智能、機器人、智能硬件、3D打印及智能制造領(lǐng)域的優(yōu)勢，以幫助校友在該領(lǐng)域免費找人，找資金，找資源為目的，共享校友優(yōu)勢資源，幫助校友持續(xù)、成功創(chuàng)業(yè)的組織。

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