醫(yī)療機(jī)器人該如何發(fā)展

機(jī)器人來(lái)自于人類(lèi)浪漫主義思維的放飛。它從人類(lèi)美好的幻景中走出來(lái)，解放人類(lèi)雙手，甚至在工作效率方面優(yōu)于人類(lèi)。機(jī)器人的發(fā)展方興未艾，對(duì)于機(jī)器人應(yīng)用在更加細(xì)分的醫(yī)療領(lǐng)域，低智能機(jī)器人顯然已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足臨床應(yīng)用需求。站在“新基建”風(fēng)口，醫(yī)療機(jī)器人新技術(shù)與臨床應(yīng)用又將走向何方，在第三屆國(guó)際醫(yī)用機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展論壇上，中國(guó)工程院院士、中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)醫(yī)用機(jī)器人工程與臨床應(yīng)用分會(huì)主任委員田偉帶來(lái)了他的思考。

Robot從幻想走進(jìn)現(xiàn)實(shí)

《湯問(wèn)》十三章中提到，“能倡者”巧夫頜其頤……描述了非常著名的巧匠，為周穆王制造了一個(gè)歌舞機(jī)器人，這也是人類(lèi)通過(guò)文學(xué)對(duì)于機(jī)器人最早的幻想與追求。1920年，捷克作家卡雷爾在其諷刺劇《羅薩姆的萬(wàn)能機(jī)器人》中塑造了一個(gè)愿意為人類(lèi)服務(wù)的機(jī)器奴仆ROBOTA。如今機(jī)器人（Robot）一詞便是來(lái)源于此。直到1958年，機(jī)器人終于從浪漫的文字中走入現(xiàn)實(shí)，機(jī)器人UNIMATION的誕生，讓企業(yè)驚喜地發(fā)現(xiàn)，它能準(zhǔn)確地重復(fù)著笨重且標(biāo)準(zhǔn)化的勞動(dòng)，不知疲倦，它在生產(chǎn)線(xiàn)上比工人的效率還要高。

從最早應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的大型機(jī)器人，到如今花費(fèi)千元就可以得到一個(gè)小型陪伴機(jī)器人，機(jī)器人一詞開(kāi)始與多個(gè)領(lǐng)域相融合，體型也變得“苗條”“小巧”。那機(jī)器人不斷革新的過(guò)程中，如何劃定機(jī)器人的范圍？田偉認(rèn)為，機(jī)器人應(yīng)該是以模擬和超越人的某些能力為目標(biāo)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，部分或者全部進(jìn)行自主判斷和運(yùn)動(dòng)的設(shè)備。具體來(lái)講，可以分為低智能機(jī)器人，即按照標(biāo)準(zhǔn)化程序進(jìn)行判斷和運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人，某些能力會(huì)超越人類(lèi)；高智能機(jī)器人，即按照人類(lèi)規(guī)定的社會(huì)法規(guī)和道德倫理原則，通過(guò)學(xué)習(xí)不斷提高水平，某些能力可以遠(yuǎn)超人類(lèi)，對(duì)已知和未知事物進(jìn)行自主判斷和行動(dòng)的機(jī)器人。

醫(yī)療機(jī)器人在矛盾中前行

“希望標(biāo)準(zhǔn)化而又難于標(biāo)準(zhǔn)化，因?yàn)槿颂珡?fù)雜，每一個(gè)人都有它的個(gè)體性；希望對(duì)象是剛體，而實(shí)際上人的組織是軟體；工程師希望制造的機(jī)器人能替代醫(yī)生，但醫(yī)生希望有一個(gè)助手?！碧飩フJ(rèn)為，在這樣的矛盾和需求中，醫(yī)療機(jī)器人也是不斷向前發(fā)展的。

1985年，基于工業(yè)機(jī)器人平臺(tái)的拿來(lái)主義，腦組織穿刺機(jī)器人出現(xiàn)，由于操作繁瑣和不準(zhǔn)確兩個(gè)致命缺點(diǎn)，很快被棄用。1991年，第一個(gè)專(zhuān)用骨科手術(shù)機(jī)器人RoboDoc誕生，主要用于全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)及全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)，在技術(shù)方面根據(jù)臨床需求設(shè)計(jì)力學(xué)傳感器監(jiān)測(cè)各關(guān)節(jié)力學(xué)信號(hào)，安全控制得到保障。但它體積較大，操作不便，根據(jù)對(duì)象人的可動(dòng)和個(gè)體化的特點(diǎn)，坐骨神經(jīng)損傷機(jī)率較高，曾一度被FDA撤銷(xiāo)資格。

“人工關(guān)節(jié)置換跟其他骨科手術(shù)最大的不一樣，就是它相對(duì)比較標(biāo)準(zhǔn)化，基本用各種模具來(lái)引導(dǎo)各種平面，然后進(jìn)行安裝，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易操作，RoboDoc就是抓住這一點(diǎn)，用機(jī)器人替代標(biāo)準(zhǔn)化操作。之后關(guān)節(jié)機(jī)器人不斷改進(jìn)，但改變了它的思路，不再去想代替醫(yī)生操作，只去約束醫(yī)生操作的危險(xiǎn)邊界，跟隨可動(dòng)體?！碧飩フf(shuō)。

1995年，軟組織外科機(jī)器人宙斯的出現(xiàn)，改變了過(guò)去機(jī)器人主動(dòng)操作的模式，改為模擬動(dòng)作微創(chuàng)，即沒(méi)有任何自主操作，通過(guò)人在遠(yuǎn)處控制機(jī)械手完成手術(shù)。但當(dāng)時(shí)通訊技術(shù)制約了宙斯的廣泛應(yīng)用。之后，“達(dá)芬奇”系統(tǒng)，采用機(jī)器人與床分離，由人機(jī)控制臺(tái)、裝有四只7DOF手臂的手術(shù)臺(tái)和高精度3DHD視覺(jué)系統(tǒng)構(gòu)成。

田偉認(rèn)為，“達(dá)芬奇”成功的原因在于，一是放棄替代醫(yī)生和主動(dòng)操作的思路；二是建立了遠(yuǎn)隔操控小手系統(tǒng)，顯微鏡視覺(jué)解決了光源和醫(yī)生的放大視覺(jué)，使醫(yī)生對(duì)于微小部分能夠進(jìn)行準(zhǔn)確操作；三是超孝多角度操控，比人手靈活且穩(wěn)定，符合微創(chuàng)外科的趨勢(shì)。

攻關(guān)15年中國(guó)“天璣”聞名世界

2015年，田偉團(tuán)隊(duì)運(yùn)用“天璣”骨科手術(shù)機(jī)器人為一位寰枕畸形伴顱底凹陷癥的43歲患者成功實(shí)施了世界首例“寰樞椎經(jīng)關(guān)節(jié)突螺釘內(nèi)固定手術(shù)”。一顆螺釘使“天璣”世界聞名。

“天璣”歷經(jīng)15年艱苦攻關(guān)，兼容2D與3D模式，獨(dú)有入釘點(diǎn)及釘?shù)烙?jì)算智能算法，機(jī)械臂精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)到規(guī)劃位置，借助骨科引導(dǎo)器，為醫(yī)生提供精準(zhǔn)穩(wěn)定的導(dǎo)針置入路徑。目前，“天璣”在臨床精度、適用部位、醫(yī)學(xué)影像、配準(zhǔn)方式四項(xiàng)指標(biāo)上均領(lǐng)先國(guó)際產(chǎn)品。時(shí)至今日，天璣手術(shù)機(jī)器人完成導(dǎo)航機(jī)器人手術(shù)14800余例，上頸椎手術(shù)320例，準(zhǔn)確率達(dá)98.6%，比傳統(tǒng)手術(shù)提高53.6%。

此外，天璣還實(shí)現(xiàn)了國(guó)際首次5G多中心遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)骨科機(jī)器人手術(shù)。田偉說(shuō)：“目前手術(shù)規(guī)劃還是需要醫(yī)生來(lái)做，基層醫(yī)院經(jīng)驗(yàn)不足，5G+手術(shù)機(jī)器人的方式給了他們很大的幫助。這背后，一方面能夠解決基層老百姓的治病問(wèn)題；同時(shí)也給了基層醫(yī)生更多實(shí)際參加手術(shù)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，在解決醫(yī)療均質(zhì)化方面也提供了一個(gè)很好的幫助?！?/p>

今后，醫(yī)療機(jī)器人該怎么發(fā)展？田偉建議，應(yīng)該以病人利益為中心，要設(shè)定一個(gè)恰當(dāng)?shù)哪繕?biāo)，不要去模仿和替代醫(yī)生，而是要給醫(yī)生提供一個(gè)嶄新的幫助；二是必須要凝練出真正的短板和需求到底是什么；三是醫(yī)工企三方合作，合力推動(dòng)共同目標(biāo)實(shí)現(xiàn)；四是政府的政策支持；五是整個(gè)社會(huì)都要對(duì)機(jī)器人有非常好的認(rèn)知和嚴(yán)肅的評(píng)價(jià)。

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