【深度】医疗机器人发展现状与应用前景
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2003年12 月,在美国Tampa,一名女子的丈夫在医生使用手术机器人意外切断主血管后死亡,医院被起诉。

后来,几位为在美军开发手术机器人系统的外科医生和工程师,成立了一家商业公司Computer Motion,开始将机器人技术引入民用手术领域。值得注意的是,这家公司获得了美军的种子资金,并开发出了自动内窥镜优化定位系统(AESOP),这是一种由外科医生控制的机器人手臂,用于操纵内窥镜摄像机。

康复机器人:用于辅助和治疗老年、永久或临时的残疾患者以及行动不便的人群,用户通过视觉反馈和各种输入设备控制机器人,从而执行简单的任务,例如将食物放在口中,或翻书,或站立和行走等。

达芬奇手术系统主要包括三个部分:手术控制台、控制系统以及机械臂。医生坐在手术控制台上对电脑做出相应的指令,摄像头提示人体器官里面的相应情况,医生依据这些反馈信息做出手术决策。

医疗机器人的应用范围近年来蓬勃发展。达芬奇机器人早已在医院执行了成千上万次手术,甚至已经具备了缝葡萄皮的精确能力。据报道,到2015年,达芬奇手术系统当年就做了不下600000场次的手术。它可用于各种手术,范围从心脏瓣膜修复到肿瘤切除。

腹腔镜设备本身无法提供触觉反馈(力和触觉),也没法让手眼实现自然协调和灵巧操作。在观看二维视频监视器的同时移动腹腔镜仪器,也有些违反直觉。另外,操作时仪器要与显示器上所瞄准目标相反的方向移动。这些都让腹腔镜的优点难以发挥,而为了克服这些限制,也就推动了手术机器人的发展。

一项技术的起源往往植根于其前身的优势和劣势,而对于手术机器人,这位前者就是腹腔镜手术。

在机器人外骨骼的帮助下,中风患者可以比传统的物理治疗更快的恢复手臂运动能力。传感器检测肌肉力量、运动范围和脑活动,还能告知治疗师患者的进展。这类机器还有助于重新训练大脑,使健康的区域能够补偿损伤的区域。机器人系统还帮助患者重新学习步行和其他运动技能。

Intuitive Surgical公司在1995年成立。

未来的医用机器人肯定会让创伤越来越小,做到简单、安全、集成,并且适合医生操作的习惯。甚至未来会是直接控制,做到主从一体化,更小更方便。

据统计,目前手术机器人占比最高,在六成以上。这主要利益于它发展的较早,实用性和效果最为显著。不过随着机器人和人工智能类技术的发展,康复和服务机器人也在迎头追赶。下文中会重点介绍手术机器人的历史。

外科手术机器人:可用于手术影像导引和微创手术,多数由外科医生控制,医生掌握输入设备,机器人按指令在患者身上操作。

手术机器人的首次使用是1985年的PUMA 560。

图源:图虫创意

在90年代初,Ames团队的几位科学家加入了斯坦福研究所SRI。与SRI的其他机器人以及虚拟现实专家合作,这些研究者开发了一种用于手术的灵巧的远程手术操作器。他们的主要设计目标之一,是给外科医生提供直接在患者身上进行手术的感觉,而不是像在其它房间做手术。

附:关于医疗机器人的历史小细节

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