周路菡

由于醫(yī)用機器人在手術(shù)的準確性、可靠性和精準性上遠遠超過了外科醫(yī)生，醫(yī)用機器人正在得到越來越多的應(yīng)用。目前醫(yī)用機器人已經(jīng)在腦神經(jīng)外科、心臟修復(fù)、膽囊摘除手術(shù)、人工關(guān)節(jié)置換、整形外科、泌尿科手術(shù)等方面得到了廣泛的應(yīng)用，同時醫(yī)用機器人也在不斷開創(chuàng)新的應(yīng)用范圍，向其它領(lǐng)域廣泛延伸。中國的相關(guān)企業(yè)也在加緊研制各種手術(shù)機器人及其輔助設(shè)備、耗材，努力打破目前醫(yī)用機器人技術(shù)和市場被國外產(chǎn)品壟斷的局面。未來，醫(yī)用機器人將向醫(yī)療行業(yè)的各個領(lǐng)域滲透，產(chǎn)生巨大的價值。

醫(yī)用機器人是機器人中的佼佼者

醫(yī)用機器人是從醫(yī)學(xué)的需求發(fā)展而來的。醫(yī)用機器人，是指用于醫(yī)院、診所的醫(yī)療或輔助醫(yī)療的機器人。是一種智能型服務(wù)機器人，它能獨自編制操作計劃，依據(jù)實際情況確定動作程序，然后把動作變?yōu)椴僮鳈C構(gòu)的運動。

事實上，醫(yī)用機器人有一個非常寬泛的概念，可以說用于醫(yī)療領(lǐng)域的機器人或者機器人化設(shè)備都可以叫做醫(yī)用機器人。醫(yī)用機器人和傳統(tǒng)機器人相比有自己的內(nèi)涵，像輔助醫(yī)生的工作、擴展醫(yī)生的能力，這些都是我們所希望醫(yī)用機器人應(yīng)具有的能力。而醫(yī)用機器人作動的對象是人，是醫(yī)生手里的工具，可以輔助醫(yī)生診斷、治療、康復(fù)和日常護理。由于技術(shù)復(fù)雜，受眾明確，所以其安全、實用性、穩(wěn)定性和交互性都比一般的機器人要求高。

比如對于安全性，為患者完成手術(shù)，所以對于醫(yī)用手術(shù)機器人的安全性方面提出了更高的要求，安全和有效是醫(yī)用機器人最重要的特征，也是醫(yī)用機器人的實質(zhì)內(nèi)涵。

此外醫(yī)用機器人也需要具有良好的交互性。即醫(yī)用機器人可以執(zhí)行所輸入的各種命令，并且具有多種模式識別功能。機器人也會根據(jù)現(xiàn)場出現(xiàn)的各種場景做出判斷和處理。機器人配備的各種各樣、無處不在、形狀各異的傳感器，以及融合人工智能、大數(shù)據(jù)的云計算平臺，他們可以變得越來越聰明，為實際的治療和診斷過程提供各種解決方案。

此外，現(xiàn)代手術(shù)更需要手術(shù)機器人的協(xié)助?，F(xiàn)代手術(shù)已經(jīng)進入到了微創(chuàng)時代，微創(chuàng)手術(shù)的成功不僅依賴于技術(shù)精湛的外科大夫，也依賴于醫(yī)生手里優(yōu)良的手術(shù)工具。從開放手術(shù)到普通腹腔鏡手術(shù)，再到機器人腹腔鏡手術(shù)，微創(chuàng)技術(shù)的需求牽引推動了機器人技術(shù)在這方面的應(yīng)用。隨著機器人產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，醫(yī)療機器人的發(fā)展逐漸受到全球更多高度關(guān)注。

目前，美國已經(jīng)把手術(shù)治療機器、假肢機器人、康復(fù)機器人、心理康復(fù)輔助機器人、個人護理機器人、智能健康監(jiān)控系統(tǒng)定為未來發(fā)展的六大研究方向。歐洲計劃將建立“Robotics for Health-care”網(wǎng)絡(luò)，促進醫(yī)療機器人在歐洲的發(fā)展和應(yīng)用。

據(jù) Winter Green Research 報告，醫(yī)用機器人領(lǐng)域最受關(guān)注的是手術(shù)機器人，其市場規(guī)模在 2016 年為 70億美元，到2021 年，全球手術(shù)機器人市場規(guī)模預(yù)計將達到 200 億美元。報告表示目前北美市場目前為最大市場，而由于政府醫(yī)療投入加大，醫(yī)療系統(tǒng)重組和人們對微創(chuàng)手術(shù)意識加強，未來市場重心將逐漸往亞洲市場轉(zhuǎn)移。并且，伴隨著下一代設(shè)備、系統(tǒng)和器械的發(fā)布，手術(shù)機器人將從目前的大型開放手術(shù)，覆蓋到身體中的微小部分。

醫(yī)用機器人開始用于臨床治療

醫(yī)用機器人擴展了大夫的視野，增加了手術(shù)的準確性、靈活性和操控性。醫(yī)用機器人的分類目前主要分為手術(shù)機器人、康復(fù)機器人、醫(yī)用服務(wù)機器人和智能設(shè)備。

據(jù)悉，世界上第一款手術(shù)機器人出現(xiàn)在腦外科手術(shù)領(lǐng)域，是用工業(yè)型的機器人實現(xiàn)手術(shù)導(dǎo)航。其中骨科手術(shù)機器人的研究也比較早，從上世紀八十年代就開始研究和應(yīng)用。典型的系統(tǒng)如美國的ROBODOC、瑞典的PinTrace以及德國的CASPAR等都有較好的應(yīng)用。

以色列的Mazor Robotics公司的SpineAssist由以色列海法理工學(xué)院 Moshe Shoham 教授主持開發(fā)的產(chǎn)品。SpineAssist 在2004年得到FDA認證。第二代產(chǎn)品已在全球100多個醫(yī)療機械使用，其中一半在美國，主要用于活檢、重建手術(shù)、脊柱側(cè)彎矯正、脊椎融合術(shù)等精細手術(shù)。獨有的3D規(guī)劃軟件可以幫助醫(yī)生繪制手術(shù)流程圖，并根據(jù)事先設(shè)定的方案操控機械。SpineAssist已經(jīng)在中國市場銷售，但價格較為昂貴。

以色列MedRobotics公司的Flex Robotic System，即著名的“機器蛇”，由海法理工學(xué)院的 Alon Wolf 團隊發(fā)明，它能抵達醫(yī)生視線無法觀察的身體位置，例如頭部和頸部的一些組織。當(dāng)機器蛇鎖定位置后，醫(yī)生不僅能觀察病灶，還能借助其設(shè)備實施一些高難度的手術(shù)。這項專利已于2014年、2015年分別通過歐盟和美國的審批。

以色列的Microbot Medical則推出了爬型機器人ViRob和TipCAT。據(jù)悉，ViRob 是一種微型的爬型機器人，可以將攝像機、藥物或器材運送到身體細窄彎曲的部位，如血管、消化道等，協(xié)助醫(yī)生實行微創(chuàng)手術(shù)。TipCAT是一種有自助力的內(nèi)窺鏡，可以靈活地在人體的結(jié)腸、血管中運行。

目前手術(shù)機器人商業(yè)化做的最好的就是美國直覺外科公司（Intuitive Surgical）生產(chǎn)的達芬奇腹腔鏡手術(shù)機器人，截止到2016 年6 月 30 日，達芬奇系統(tǒng)全球累計安裝 3745 臺，其中美國有 2474 臺，美國之外地區(qū)有 1271 臺。2016 年上半年共安裝 240 臺，美國本土 153 臺，美國之外地區(qū) 87 臺；其中通過經(jīng)營租賃方式的比重有所增加，在 2016年上半年安裝的 240 臺中共有 34 臺為租賃的形式。完成達芬奇機器人手術(shù)案例數(shù)量：截止到2016 年上半年，全球共完成達芬奇手術(shù)300 萬例，其中 2015 年全球共 65.2 萬例，同比增長 14%。2016 年上半年全球達芬奇手術(shù)案例增長幅度大約為 16%，美國之外的增長幅度大約為 23%。

在中國，2006年第一臺達芬奇手術(shù)機器人系統(tǒng)被引進到了中國人民解放軍301醫(yī)院。2016年被引進到中國各大醫(yī)院的達芬奇手術(shù)機器人數(shù)量達到了59臺，成了中國頂級醫(yī)院的必備器械之一。代理銷售達芬奇手術(shù)機器人的復(fù)星醫(yī)藥也因此賺的盆滿缽滿。

據(jù)美國達·芬奇機器人手術(shù)系統(tǒng)制造商Intuitive Surgical統(tǒng)計，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院蟬聯(lián)2016年全球單臺機器人手術(shù)量的冠軍，達到了888臺，比2015年創(chuàng)造的世界紀錄又提升了52臺。目前，浙大一院開展機器人手術(shù)的科室包括肝膽胰外科、婦科和腎臟病中心等。手術(shù)涉及的病種涵蓋了肺癌、肝癌和腎臟移植等。

除了手術(shù)領(lǐng)域，另外一個最主要的領(lǐng)域就是康復(fù)和助力機器人，以色列的ReWalk產(chǎn)品也拿到了FDA的認證，現(xiàn)在市值已經(jīng)達到三十多億美元，典型的還有日本的HAL和美國的HULC機器人。ReWalk是一款可穿戴仿生腿支架，由輕質(zhì)材料制成。有了ReWalk，下身癱瘓者可不必再使用輪椅，能夠再次行走起來。ReWalk由電池供電，受先進的腕戴控制器控制，該控制器可檢測和引導(dǎo)穿戴者的走動。該設(shè)備在美國也獲得了FDA（美國食品與藥物管理局）的批準，被美國前總統(tǒng)奧巴馬等人贊譽為“改變?nèi)松摹痹O(shè)備。

國內(nèi)醫(yī)用機器人突破國外壟斷

目前，醫(yī)用機器人領(lǐng)域主要還是國外產(chǎn)品占據(jù)壟斷地位，這也導(dǎo)致國內(nèi)普及率低。由于技術(shù)和市場的壟斷，也使得醫(yī)用機器人的購置費用高、手術(shù)成本高、維護費用高。一臺達芬奇外科手術(shù)設(shè)備美國本土的銷售價格在 60 萬到 250 萬美元之間，但由于達芬奇機器人的技術(shù)和市場被國外制造廠商壟斷，買到國內(nèi)的價格在2000 萬人民幣左右。除此之外，機器人的機械臂是一種高值耗材，使用時是臨時安裝到機器人上面，每條機械臂使用 10 次后便不能繼續(xù)使用，機械臂的價格在美國從 700 美元到3200 美元不等，國內(nèi)大概每條 10 萬人民幣。達芬奇外科手術(shù)設(shè)備每年的服務(wù)協(xié)議在 10 萬美元到17 萬美元之間。

所以中國國內(nèi)研究人員正在加緊研制各種手術(shù)機器人及其輔助設(shè)備、耗材。從長遠看，當(dāng)前的手術(shù)機器人技術(shù)和市場的壟斷地位可能被打破，手術(shù)機器人使用成本的下降是必然趨勢。

國內(nèi)的醫(yī)用機器人的創(chuàng)業(yè)企業(yè)主要針對手術(shù)機器人更多一些。比如北京柏惠維康（北航背景）主打產(chǎn)品為Remebot神經(jīng)外科手術(shù)機器人，哈爾濱思哲睿（哈工大背景）研發(fā)的微創(chuàng)外科手術(shù)機器人，天津妙手機器人（天津大學(xué)背景）研發(fā)的妙手S微創(chuàng)手術(shù)機器人，以及ROBO醫(yī)療機器人（哈工大背景）研發(fā)的單孔手術(shù)機器人。除此之外，重慶金山和北京天智航也推出了手術(shù)機器人。但是這些手術(shù)機器人如前所述，大多數(shù)企業(yè)長期處于研發(fā)或者臨床試驗階段。

海軍總醫(yī)院與北京航天航空大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的機器人系統(tǒng) CRAS（Computer and Robot Assisted Surgery，CRAS）是國內(nèi)手術(shù)機器人系統(tǒng)的先行者。目前，CRAS 機器人系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了第七代，系統(tǒng)無論是在操作、性能、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還是在定位精確性、手術(shù)確切性方面，都較前代有了明顯提升。CRAS 機器人系統(tǒng)選用 PUMA260、262 機器人作為系統(tǒng)輔助操作的執(zhí)行機構(gòu)。第一代機器人于 1997年 5 月首次應(yīng)用于臨床。第二代 1999 年研制成功，實現(xiàn)了無框架立體定向手術(shù)。第五代機器人除了前四代機器人的特點外，自動定位功能更加先進，實現(xiàn)了視覺自動定位，使手術(shù)誤差更小，手術(shù)操作更加快捷安全。該系統(tǒng)能通過互聯(lián)網(wǎng)實施遠程操作手術(shù)。

妙手機器人是國內(nèi)首臺微創(chuàng)外科手術(shù)機器人。據(jù)悉，“妙手 S”系統(tǒng)較國外同類產(chǎn)品有三點技術(shù)優(yōu)勢，第一是運用了微創(chuàng)手術(shù)器械多自由度絲傳動解耦設(shè)計技術(shù)，解決了運動耦合問題，固定、防滑、防松，更有利于精度保持。第二是實現(xiàn)了從操作手的可重構(gòu)布局原理與實現(xiàn)技術(shù)，使機器人的“胳膊”更輕，更適應(yīng)手術(shù)的需要。第三是運用系統(tǒng)異體同構(gòu)控制模型構(gòu)建技術(shù)，解決了立體視覺環(huán)境下手-眼-器械運動的一致性。據(jù)了解，“妙手 S”外科手術(shù)機器人系統(tǒng)將有望在2017年內(nèi)投產(chǎn)。

2016年4月，北京柏惠維康科技有限公司獲得數(shù)千萬元人民幣的A輪融資，投資方為真格基金、乾祥海泉投資（胡海泉）、雅瑞天使。該公司經(jīng)過18年的技術(shù)積累，于2015年推出了新一代的Remebot神經(jīng)外科手術(shù)機器人。據(jù)悉，Remebot從實驗室的樣機到手術(shù)臺的產(chǎn)品走過了18年歷程。Remebot以2毫米的微創(chuàng)，進入大腦這一“生命禁區(qū)”，抵達病灶靶點，定位精度達1毫米，通過其精確的導(dǎo)航定位，醫(yī)生可以實施活檢、抽吸、毀損、植入、放療等12類術(shù)式，平均耗時30分鐘，術(shù)后觀察三天即可出院。Remebot給神經(jīng)外科手術(shù)帶來了新的變革。它的出現(xiàn)，為腦出血、腦囊腫、癲癇、帕金森病等十余類神經(jīng)外科疾病患者，帶來新的希望。

北航研制的骨科手術(shù)機器人也獲得了CFDA認證，2006年的時候完成了北京到延安之間的遠程骨科手術(shù)。此外哈工大在腹腔鏡、骨科、介入手術(shù)等領(lǐng)域開展研究，中科院自動化所、沈陽所、深圳院等在血管介入、骨科等領(lǐng)域開展研究，天津大學(xué)在腹腔鏡、顯微外科等領(lǐng)域開展研究，北京理工大學(xué)在軟組織穿刺、顱頜面外科等領(lǐng)域開展研究，復(fù)旦、浙大等也都在醫(yī)用機器人方面開展了研究，取得了一系列的成果。

最近，上海閔行區(qū)政府與上海交通大學(xué)準備建立醫(yī)用機器人先進技術(shù)研究院。英國皇家工程院院士楊廣中教授將領(lǐng)銜擔(dān)任“醫(yī)用機器人先進技術(shù)研究院”院長，上海交大將充分發(fā)揮跨學(xué)科的優(yōu)勢，由生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院牽頭，整合機械與動力工程學(xué)院、電子信息與電氣工程學(xué)院、材料學(xué)院等的科研力量；聯(lián)動上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院及附屬瑞金、仁濟等13家三級甲等醫(yī)院的醫(yī)科力量，構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新機制，共同推進研究院建設(shè)和醫(yī)用機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

機器人將向醫(yī)療行業(yè)廣泛滲透

由于機器人在手術(shù)的準確性、可靠性和精確性上大大超過了外科醫(yī)生，機器人技術(shù)在醫(yī)療手術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。國外已經(jīng)取得了長足的發(fā)展和很好的臨床應(yīng)用，在一些領(lǐng)域，如機器人輔助正骨、介人式診斷、輔助顯微手術(shù)、輔助康復(fù)等有著巨大的應(yīng)用價值。國外的醫(yī)學(xué)研究生已經(jīng)開始系統(tǒng)地開展相關(guān)課程的學(xué)習(xí)。隨著技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)用機器人必然向醫(yī)療行業(yè)的各個領(lǐng)域滲透，將涵蓋包括外科手術(shù)、醫(yī)院服務(wù)、助殘、家庭看護和康復(fù)等所有層面，開創(chuàng)臨床醫(yī)學(xué)的新天地，如各種類型的手術(shù)機器人、機器人手術(shù)專用工具、醫(yī)院服務(wù)自主車輛系統(tǒng)、虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)、智能輪椅、智能康復(fù)設(shè)備等。

據(jù)悉，抽血機器人、手術(shù)機器人、遠程醫(yī)療機器人、醫(yī)學(xué)AI“助理”、AR、VR、Exoskeletons（外骨骼）、食物掃描儀和打印機、數(shù)字紋身、便攜式診斷設(shè)備將是未來醫(yī)用以其人領(lǐng)域研發(fā)的重點。

比如由意大利圣安娜高等學(xué)校的CRIM實驗室開發(fā)的爬行攝像膠囊機器人，就是其中被廣泛關(guān)注的產(chǎn)品。按照設(shè)計，這個機器人可攜帶攝像機，通過有彈性的“腿”爬進患者的消化道，替代傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡進行檢查。它可用來檢查食管、胃和十二指腸內(nèi)部的損傷或潰瘍情況。

遠程醫(yī)療可以幫助解決偏遠地區(qū)居民就醫(yī)難問題。所以遠程醫(yī)療機器人特別受到重視。美國國家工程學(xué)院院士王友侖被譽為“手術(shù)與遠程醫(yī)療機器人之父”，他創(chuàng)辦的InTouch Health公司發(fā)明的RP-7i 和 RP-VITA機器人讓醫(yī)生使用 iPhone 登錄 RP-VITA 后就進行遠程診療操作。醫(yī)生用這款機器人與聽診器、耳鏡和超聲掃描儀相連接，機器人配備了一個相機和一個屏幕，使患者和遠方的醫(yī)生都能看到對方，醫(yī)生還可以通過機器人觀察病人，向病人詢問病情，檢查心跳及脈搏，甚至進行X射線透視。病人可以通過屏幕看見醫(yī)生，同時向醫(yī)生詢問病情。

隨著中國進入老齡化社會，能搬運重物的醫(yī)用肌肉機器人將得到重視。比如RI-MAN機器人是由日本名古屋理研生物模擬控制研究中心開發(fā)的醫(yī)用搬運工模型。RI-MAN機器人身高158厘米，重100公斤，它不僅有柔軟、安全的外型，手臂和軀體上還有觸覺感受器，使它能小心翼翼地抱起或搬動患者。未來，RI-MAN機器人能取代護工去照顧老人或體弱多病者。

另外，能為患者清潔身體的護理機器人，幫助患者喂飯的進食輔助機器人，能進行送餐、送藥、整理患者的床單和臟餐盤，收集醫(yī)院的廢物的輔助機器人，都在研發(fā)之中。當(dāng)你在未來某時刻看到醫(yī)院里到處都是機器人時，請盡量淡定，因為一個機器社會和人的社會相互融合的社會已經(jīng)來臨。