【深度】医疗机器人发展现状与应用前景

[导读]医疗机器人这种叫法可能有点误导，会让人联想到独立操作预编程任务，而无需监督的机器。这样的应用在工业上很流行，但在处理人体任务时，人的技能也是非常重要的。

图源：图虫创意

医疗机器人这种叫法可能有点误导，会让人联想到独立操作预编程任务，而无需监督的机器。这样的应用在工业上很流行，但在处理人体任务时，人的技能也是非常重要的。

一般认为，医疗机器人应该是医疗器械，但又不同于医疗器械。它能够辅助医生，扩展医生的能力，智能水平也会不断增长，同时也要满足以下三个方面：医用性、临床适应性以及良好的交互性。

医疗机器人在最近几十年才开始被使用，但他们的存在感正在急剧加强。

根据波士顿咨询的预计，现在每年医疗机器人的营收是40亿美元，2020年将达到114亿美元。这其中最知名的医用机器人公司Intuitive Surgical在2014年的营收就达到了21亿美元。而得益于医用机器人的快速增长，未来商业机器人会取代军用机器人，成为第二大机器人市场，市值达到170亿美元。

医疗行业对机器人感兴趣的原因很多，这可以与制造业中采用自动化机械的原因作比较。这不是说医疗机器人解决的问题是一样的，但所带来的益处无疑是相似的。机器人为行业带来的好处，可能比最专业和最勤奋的医疗工作者更多，主要包括速度、准确性、可重复性、可靠性和成本效益。一个机器人不管用得多久，都不会疲劳，它在第一百次使用时的准确性，也与第一次使用时一样。

就目前来说，医疗机器人主要分为以下几类：

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。

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。

医用服务机器人：常见形式是在医院中运输类移动机器人，用于取药或分配药物，还有消毒和杀菌机器人等，可以解决医院工作人员供不应求的问题，分担一些沉重而繁琐的工作。

实验室机器人：用于进行本药或进行重复性的实验，比如艾滋病毒检测，可以节省时间，为其他目的腾出人力，主要普及原因是能够以高速，可靠和无疲劳的方式执行重复任务。

当然，上面的分类不一定能涵盖所有医疗用的机器人，其它还有用于陪伴的情感类机器人，它们可以帮助治疗痴呆症和认知障碍，也能用于康复类型的家庭护理。

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。

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。

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。

手术机器人的首次使用，是1985年的PUMA 560，它可以精确控制神经外科活检。三年后的1988年，PUMA 560被用在了前列腺手术中。该系统也促成了PROBOT的出现，它是一个专门为前列腺手术设计的系统。

在PROBOT开发的同时，Integrated Surgical Supplies也在开发另一款机器人。1992年ROBODOC诞生，这一机器人可协助外科医生进行了全髋关节置换手术，它也是第一个获得FDA批准的手术机器人。

同样是在20世纪80年代中后期，美国国家航空航天局NASA的Ames研究中心的一组成员在研究虚拟现实技术时，对使用这种技术开发远程呈现(telepresence)手术生起了兴趣。这种远程外科手术的概念也成为手术机器人发展背后的主要动力之一。

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。