侯小麗 馬明所

1鄭州澍青醫(yī)學高等?？茖W校 （ 鄭州 450064）

2鄭州市第十九中學 （ 鄭州 450000）

醫(yī)療機器人技術是集醫(yī)學、生物力學、機械學、機械力學、材料學、計算機圖形學、計算機視覺、人工智能、數(shù)學分析、機器人等諸多學科為一體的新型交叉研究領域，有著廣泛的應用前景，是目前機器人領域的一個研究熱點，包括被應用在以診斷、治療、康復、護理和功能輔助為主的醫(yī)學領域的機器人。下面介紹部分醫(yī)療機器人的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向。

1.外科手術機器人

外科手術機器人即內窺鏡手術器械控制系統(tǒng)，人類歷史上第一次應用手術機器人可以追溯到上世紀80年代[1]，由于其無可比擬的優(yōu)越性，自誕生之日起就得到了快速而穩(wěn)定的發(fā)展。目前，外科手術機器人系統(tǒng)開始進入發(fā)展成熟期，如Computer Motion公司的ZEUS等[2]。隨著當前科學技術日新月異的發(fā)展，外科機器人將引領微創(chuàng)外科進入一個嶄新的時代：1）研究能更好地應用于軟組織外科的手術機器人；2）開發(fā)具有觸覺反饋功能的操作系統(tǒng)和操作器械；3）開發(fā)小型化、專門化、低成本的手術機器人系統(tǒng)；4）趨向于智能化和自動化[3]；5）遠程手術這一充滿發(fā)展前景的技術將得到推廣和應用[4]。

2.康復和護理機器人

2.1 康復機器人

首次嘗試把為殘疾人服務的機器人系統(tǒng)產品化是在20世紀的60年代到70年代，第一臺康復機器人CASE。20世紀80年代是康復機器人研究的起步階段，1990年以后進入到全面發(fā)展時期，如美國Tolfa Corporation開發(fā)的DEVAR系統(tǒng)等，代表最新發(fā)展方向的是美國費城Pennsylvania大學的P.Wellman等人設計的智能輪椅[5]。康復機器人技術經過了40多年的發(fā)展，已成為國際機器人領域的一個研究熱點，其未來發(fā)展呈現(xiàn)以下幾個趨勢：1）各種先進的機器人技術廣泛應用到康復領域；2）康復理論的發(fā)展催生新的康復機器人；3）仿生學的發(fā)展指引著康復機器人的未來，這也許是機器人在康復領域應用的最高境界。

2.2 護理機器人

護理機器人一般用來輔助護士完成相關的護理工作，如病人翻身、更換床單等護理，以及食物、藥品、醫(yī)療器械、病志的傳送和投遞，與病人對話，提供數(shù)據(jù)和影像支持等工作。日本機械工程研究所開發(fā)的MELKONG，專門用來照顧那些不便走動的病人。日本三菱公司還推出了一種在MELKONG基礎上改進的傳輸搬運車輛。美國運輸研究會(Transition ResearchCorporation, TRC)研制的“HelpMate”機器人，可以24h在醫(yī)院里完成運送食物和藥品的工作。對護理機器人的研究現(xiàn)在多集中在研究可移動機器人系統(tǒng)，如WALKY, MOVAID和ARPH等機器人系統(tǒng)[6]。

康復和護理機器人的發(fā)展不僅為殘疾人護理問題的解決提供了最佳方案，而且為病人和老年人日常生活護理問題的解決找到了出路。

3.救援機器人

救援機器人主要擔任危險條件下的救援工作，在火災、地震和戰(zhàn)場等各種場合下能迅速且安全地將傷病員救出。2003年，國際救援系統(tǒng)研究所在日本政府的贊助下，開發(fā)出了第一批可以在地震廢墟上爬行、飛行和跳躍的救援機器人，用于地震后受災人員的搜索。2004年，還研制出大型救援機器人“T–52En ryu”，可輕松地挪開變形的汽車和倒塌的建筑物等障礙物，救出受災人員。該機構計劃用15年時間創(chuàng)造出一支機器人救援隊伍[7]。2007年，美國Vecna公司研發(fā)出戰(zhàn)場救援機器人“VECNA's BEAR”，其身手敏捷，能夠擔負普通人無法擔負的任務，可以抱起受傷士兵送往后方安全地帶，其行走時間長達50min[8]。

4.轉運機器人

轉運機器人主要用于危重病患者的特殊檢查、挪動、轉床、手術和麻醉前后的接送和戰(zhàn)場傷病員的后送，避免傷病員的再損傷。目前，國內外大部分研究還主要集中在病人轉運車，主要以人工操作為主，自動化程度低。2007年，燕山大學王洪波教授和日本Fumio Kasagami教授共同研制出“C-Pam”轉運機器人，采用接觸點相對靜止技術，不需移動患者身體的任何部分，患者就會被移動到床板上[9-10]，但其傳感器少，自動化和智能化水平相對比較低。轉運機器人在保證患者無痛轉運的前提下，還要易消毒滅菌，行走靈活，控制簡單，安全可靠。隨著技術的進步，轉運機器人正朝著自動化和智能化方向發(fā)展。

5.其他方面的研究

5.1 超聲診斷機器人

醫(yī)療超聲檢測經常需要醫(yī)生在一個難以實施的位置上，持續(xù)握住超聲探頭一段時間，而且有時候還需要施加比較大的力，這樣得到的超聲圖像常常會受到醫(yī)生肌肉緊張的影響。而利用機器人輔助的圖像引導控制診斷系統(tǒng)則可以消除這種影響[11]。

5.2 微機器人研究

對于微機器人的研究最典型的是機器人內窺鏡，如微機器人自動結腸鏡可以使檢查時結腸鏡與病人的腸壁接觸面積最小，從而減輕病人的疼痛，同時，醫(yī)生可以很容易地觀察病患部位，以便控制結腸鏡的進程。隨著微機電系統(tǒng)(MEMS)技術的發(fā)展，微型醫(yī)療機器人將會有更多的應用領域，比如將微機器人用于體內微型手術和定點藥物釋放等方面都具有誘人的前景[11]。

6.展望

醫(yī)療機器人技術極大地推動了現(xiàn)代醫(yī)療技術的發(fā)展，是現(xiàn)代醫(yī)療衛(wèi)生裝備的發(fā)展方向之一。目前，對于醫(yī)療機器人的最新研究也在不斷地產生出新的成果：手術機器人具有高準確性、高可靠性和高精確性，提高了手術的成功率；救援機器人可以經受得住戰(zhàn)場和災難等惡劣環(huán)境的考驗，安全救出傷病員；康復機器人具有智能化，可為傷員、病人與老年人提供康復護理和服務。隨著現(xiàn)代科技的不斷進步、社會的老齡化、現(xiàn)代戰(zhàn)爭的高技術化以及醫(yī)療技術的發(fā)展，機器人技術在醫(yī)療領域還會得到更深入而廣泛的研究和應用。從長遠發(fā)展角度來看，集傷病員營救、后送、手術、轉運、康復和護理為一體的真正的醫(yī)療機器人系統(tǒng)將會受到廣泛的關注和重視。

[1]Proc.I Mech E, Part H J, Davies B. A review of robotics in surgery[J]. Engineering in Medicine, 2000, 214（H1）129-140.

[2]肖鐘, 黃宗海. 外科手術機器人的研究進展及臨床應用[J]. 中國現(xiàn)代普通外科進展, 2011, 14(11)880-884.

[3]Herrell SD, Kwartowitz DM, Milhoua PM, et al. Toward image guided robotic surgery:System validation[J]. J Urol,2009,181(2)783-792.

[4]Challacombe B, Wheatstone S. Telementoring and telerobotics in urological surgery[J]. Curt Urol Rep. 2010. 11(1)22-30.

[5]杜志江, 孫傳杰. 康復機器人研究[J]. 中國康復醫(yī)學雜志, 2003, 18(5)293-294.

[6]張西, 侍才洪, 李瑞欣. 正醫(yī)療機器人的研究與進展[J]. 中國醫(yī)學裝備, 2009, 6(1)7-12.

[7]杜志江，孫立寧，富歷新. 醫(yī)療機器人發(fā)展概況綜述[J]. 機器人, 2003, 25(2)182-187.

[8]VECNA's Battlef i eld Extraction-Assist Robot BEAR. Http://www.botmag.com/index.shtml.

[9]Hongbo Wang, Fumio Kasagami. Careful-Patient Mover Used for Patient Transfer in Hospital.IEEE/ICME[J], International Conference on Complex Medical Engineering, 2007(5)20-26.

[10]Hongbo Wang, Fumio Kasagami. A Patient Transfer Apparatus Between Bed and Stretcher. IEEE TRANSACTIONS ON SYSTEMS, MAN, AND CYBERNETICS-PART.2008,38(1)60-67.

[11]李旭, 李光, 樂艷飛. 胡又佳醫(yī)療機器人研究的最新進展[J]. 機器人技術與應用, 2003年第4期 12-15.