手術機器人

 

　　如同醫(yī)生的“第三只手”

 

　　在2016世界機器人大會上，北京一家公司自主研發(fā)的Remebot——國內首臺神經(jīng)外科手術機器人受到青睞。這位神經(jīng)外科導航定位機器人，能幫助醫(yī)生在大腦“生命禁區(qū)”實施微創(chuàng)、精準、高效的無框架立體定向手術，特別適合于腦出血、帕金森、癲癇一類的神經(jīng)外科手術，現(xiàn)在已在北京天壇醫(yī)院、宣武醫(yī)院等多家醫(yī)院做了近百臺手術。北京積水潭醫(yī)院與北京航空航天大學等單位聯(lián)合研發(fā)的智能骨科機器人，也是手術機器人中的明星，可以完成脛骨骨折髓內釘內固定手術，顯著提高手術的安全性和精確性。

 

　　機器人手術系統(tǒng)是集多項現(xiàn)代高科技手段于一體的綜合體，醫(yī)生的雙手不碰觸患者。一旦切口位置被確定，裝有照相機和其他外科工具的機械臂將實施切斷、止血及縫合等動作，醫(yī)生只需坐在控制臺上觀測和指導機械臂工作，該技術可讓醫(yī)生在地球的一端對另一端的患者實施手術。

 

 

 

　　手術機器人中最有名的是達·芬奇。網(wǎng)上有個視頻非常火爆：達·芬奇在一個小玻璃瓶內為一粒葡萄做手術，成功縫合了葡萄的“皮膚”，整個手術過程快速而精準。500年前，達·芬奇畫出機器人設計圖。500年后，以達·芬奇命名的機器人走進醫(yī)療領域。2006年，第一臺達·芬奇手術機器人被引進我國，目前國內40多家醫(yī)院配備了達·芬奇手術機器人。機器人就如同醫(yī)生的“第三只手”，能夠讓醫(yī)生克服人類能力的局限性，使更多患者享受到科技帶來的便利。

 

　　膠囊機器人

 

　　行走體內隨時發(fā)現(xiàn)病灶

 

　　患者拿起一顆感冒藥大小的“膠囊”隨水服下，不到一分鐘，這顆“膠囊”在患者的胃里開始大顯神通。借助發(fā)光燈管、磁定位芯片和探頭，“膠囊”開始對胃進行巡視，很快就鎖定了病灶的位置——拍照、取證、圖像回傳。完成使命的這顆“膠囊”順著腸道自然排出體外，前后僅用時一刻鐘。

 

　　10月22日，在2016世界機器人大會分論壇上，來自意大利比薩圣安娜大學的生物醫(yī)學機器人教授保羅·達里奧，講述了這個略帶科幻色彩的故事。故事當中的主角，便是這顆神奇的“膠囊”——醫(yī)用膠囊機器人。膠囊機器人雖小，但“肚子”里卻藏著300多個元件，包含100多項技術專利。通過膠囊機器人來完成內鏡檢查，患者不用再像接受傳統(tǒng)內鏡檢查那樣“談鏡色變”。而且，膠囊機器人的檢查效果絲毫不輸給傳統(tǒng)內鏡，使用起來方便、衛(wèi)生，交叉感染可能性很低。

 

　　中國是世界上為數(shù)不多的成功研發(fā)膠囊內鏡機器人并投入臨床使用的國家。自主研發(fā)生產(chǎn)的膠囊內鏡產(chǎn)品，成本3000－5000元，易于被患者接受，目前國產(chǎn)膠囊內鏡機器人技術已在100多家三甲醫(yī)院和200多家體檢中心應用。

 

 

 

　　除了膠囊機器人，“蠕蟲”機器人、“章魚腳”機器人等也紛紛亮相，越來越多的科技正在或即將被運用到醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)當中。蠕蟲機器人能像變形金剛那樣收縮擴張，進入人體執(zhí)行復雜的內鏡檢查。完全軟體的章魚機器人可通過3D打印技術完成，摸上去有點黏糊糊的，可以小到2厘米的章魚機器人具有變形、緩沖特點，輕松穿過狹小、不規(guī)則的空間，在醫(yī)療、搜救、探測等領域都能派上用場。

 

　　納米操作機器人

 

　　將原子級別藥物輸入細胞

 

　　“超高的定位精度，在超過厘米以上的運動范圍內仍能保證納米以下的定位精度。”2016世界機器人大會上，由哈工大機器人集團研制的具備位移反饋傳感器的納米操作機器人引發(fā)了關注。

 

　　納米操作機器人具備位置檢測傳感器，能實現(xiàn)自動可編程運動，并具備多種功能強大的附加模塊。與傳統(tǒng)機器人相比，納米操作機器人具有超級靈敏、超高精確等特點，可以在極微小尺度下完成傳統(tǒng)機器人無法實現(xiàn)的各種觀測、表征和操控作業(yè)，堪稱“無微不至”。

 

　　納米技術近年來一直是科技發(fā)展的制高點之一，加拿大工程院院士、多倫多大學教授孫鈺表示，過去十年微納機器人取得了巨大進展，在自動化控制、生物醫(yī)學、納米制造等領域都有許多重要的研究和突破。通過納米技術，可將原子級別的藥物輸入細胞中，觀察這些藥物對細胞的效果，以往一天才能做十個細胞的測試，現(xiàn)在一個小時可以測試一千個細胞。

 

　　未來幾年，科學家們還寄希望于把機器人部署到我們的血液中，通過控制機器人來實現(xiàn)精準用藥，同時完成一些對精準度要求極高的手術。

 

　　康復機器人

 

　　讓截癱患者能夠動起來

 

　　2014年巴西世界杯開幕式上，患有截癱的巴西青年諾平托在腦控機械外骨骼技術的幫助下，瀟灑地為世界杯開球。幫助他行走的就是一款腦控外骨骼機器人，屬于康復機器人的一種。

 

　　康復機器人研究包含了康復醫(yī)學、生物力學、機械學、計算機科學、材料學等多領域。中風致殘的根本原因不是肢體有問題，而是中樞神經(jīng)受到損傷導致肢體無法受到控制。而通過康復訓練能夠重建肢體和中樞神經(jīng)之間的聯(lián)系，刺激腦部損傷部位康復，實現(xiàn)肢體的有效控制。中風、脊髓損傷引起的運動障礙，都需要使用康復器械進行訓練。我國中風致殘率高達75%，而西方國家因為良好的康復治療，中風致殘率只有30%。目前最先進的康復機器人是可穿戴外骨骼機器人，每個關節(jié)上都對應有單獨的驅動裝置，患者佩戴后可以確保機器人的運動模式和人體自由度同軸，實現(xiàn)更有效的康復訓練。

 

　　中國科學院院士、華中科技大學機械科學與工程學院院長丁漢說，目前我國機器人的重大研究計劃有三個代表性成果：機器人加工、康復機器人和機器人操作系統(tǒng)。在2016世界機器人大會上，我國自主研發(fā)的脊柱康復機器人、多關節(jié)牽引康復機器人綜合系統(tǒng)、智能頸椎牽引康復機器人綜合系統(tǒng)和智能養(yǎng)老護理床產(chǎn)品，填補了國內市場空白。智能頸椎牽引康復機器人將牽引反饋時間縮短到了0.001秒，牽引力精確到50g，更加精準柔和。集智能化、自動化、氣動按摩理療、視聽心理陪護、遠程呼叫等功能于一體的智能養(yǎng)老護理床，可幫老年人、長期臥床者實現(xiàn)高品質自我護理。

 

　　在康復護理方面，日本名古屋理研仿生控制研究中心研發(fā)的RI人可謂模范醫(yī)院搬運工。RI人不僅有柔軟安全的外形，其手臂和軀體上還有接觸式傳感器，使它能夠小心地抱起或搬動患者，接替人類陪護員去照顧老人或體弱者。

 

　　情感機器人

 

　　細心呵護善解人意

 

　　迪士尼動畫電影《超能陸戰(zhàn)隊》，講述了精通機器人技術的小神童和機器人健康助手大白的故事。大白，可謂很多人心目中理想的機器人。大白可通過攝像頭等設備掃描目標用戶，感知其體征、健康數(shù)據(jù)和情緒，然后采取措施進行健康護理。在動畫片里，主人公兩次被大白抱住，一次是因為自己哥哥去世，低落的心情被大白掃描到；一次是掉入水中，被大白感知到體溫下降而抱住他。

 

　　在2016世界機器人大會上，情感機器人、擬人機器人吸引了眾多觀眾駐足。由中科大研發(fā)的膚白貌美、形似真人的美女機器人“佳佳”成為了展會上的大明星。佳佳可通過觀察交流者的皮膚、皺紋等報出對方的年齡、性別，特別能說會道。在大會的展館主會場入口和開幕式現(xiàn)場，有一款可愛的智能迎賓機器人——酷奇，具備“能聽、會看、深思、善言”的功能，可以勝任大堂經(jīng)理、咨詢顧問、主持解說、行銷推介等工作，并且能夠根據(jù)客戶場景與偏好，定制專屬身份、年齡、性別、顏色、表情等。北京龍泉寺的看家吉祥物——賢二機器人，身穿黃色僧袍，能講佛經(jīng)，會賣萌耍寶，口頭禪是“我要先去問一問師父”。

 

　　2015年世界機器人大會中，工業(yè)機器人所占比例最大為60%，服務類機器人占30%，特種機器人（如家務機器人、醫(yī)用機器人、娛樂機器人、排爆機器人、偵察機器人、戰(zhàn)場機器人）約占10%。而在今年的展會上，工業(yè)機器人所占比例降到了40%，服務類機器人占比擴充到30%-35%，特種機器人占比20%-25%。善解人意的情感機器人，今后將在醫(yī)院門診、病房甚至普通家庭，發(fā)揮越來越重要的作用。