硬核驅動(dòng)醫療機器人舉步生風(fēng)

提起醫療機器人，人們首先會(huì )想起美國的達·芬奇手術(shù)機器人，該產(chǎn)品自三十年前上市至今，已成為世界各大醫院最重要的外科專(zhuān)業(yè)手術(shù)器械之一。據外媒報道，達·芬奇手術(shù)機器人迄今為止累計全球銷(xiāo)售額高達數百億美元。繼手術(shù)機器人之后，國外廠(chǎng)商又相繼推出骨科機器人、康復機器人、護理機器人和類(lèi)似機器人新產(chǎn)品，它們上市后很受醫療與康復部門(mén)的歡迎。

醫療機器人既是高端智能醫療裝備的代表，也是“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”。為提升產(chǎn)業(yè)服務(wù)能力，助力“健康中國”建設，我國工業(yè)和信息化部、國家藥監局等十部委共同制定發(fā)布《“十四五”醫療裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃》，其中提到要加速開(kāi)發(fā)國產(chǎn)智能醫療機器人項目（包括智能手術(shù)機器人、智能康復機器人和外骨骼機器人系統等）。隨著(zhù)我國信息化技術(shù)的日新月異，醫療機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也隨之提速。審視全球，目前人工智能技術(shù)、人因工程學(xué)、空間定位技術(shù)、遙控操作技術(shù)、虛擬現實(shí)/增強現實(shí)技術(shù)在醫療機器人領(lǐng)域的應用極其廣泛。

人工智能技術(shù)

人工智能技術(shù)以數據、算法、算力三大技術(shù)為核心。體現在醫療機器人領(lǐng)域，即以海量醫療數據、成熟的深度學(xué)習算法和GPU算力作為核心支撐。

在醫用影像機器人方向，人工智能技術(shù)通過(guò)圖像配準、圖像融合、圖像分割、三維醫用圖像可視化等手段進(jìn)行多模影像處理；在手術(shù)機器人方向，人工智能技術(shù)主要應用于智能手術(shù)規劃與機器人導航定位系統；在康復機器人方向，人工智能技術(shù)主要應用于多傳感器數據融合、步態(tài)預測與步態(tài)規劃、腦肌電采集與意圖識別等。

人因工程學(xué)

人因設計是醫療機器人安全有效性的重要組成部分，也是手術(shù)機器人和康復機器人技術(shù)審評中的重要考量點(diǎn)，應基于醫用機器人的預期用途、使用場(chǎng)景、核心功能，分析并控制產(chǎn)品使用風(fēng)險。此外，還應結合用戶(hù)和使用場(chǎng)景設計用戶(hù)接口，不能脫離安全有效性孤立地進(jìn)行人因設計。用戶(hù)接口是指用戶(hù)與醫療器械人機交互的全部對象及方式，包括醫療器械的形狀與尺寸、顯示反饋、連接組裝、操作控制、說(shuō)明書(shū)與標簽等。

2023年10月30日，國家藥監局醫療器械技術(shù)審評中心發(fā)布的《醫療器械人因設計注冊審查指導原則（征求意見(jiàn)稿）》完成第二次公開(kāi)征求意見(jiàn)。

空間定位技術(shù)

在手術(shù)過(guò)程中，病灶組織和手術(shù)器械的實(shí)際位置是手術(shù)導航系統的重要數據?？臻g定位技術(shù)可更新虛擬手術(shù)界面中器械的位置，輔助醫生準確操作，也可作為機器人運動(dòng)的位置反饋，形成高精度的位置閉環(huán)控制。

目前，醫療機器人的空間定位系統多采用光學(xué)定位與電磁定位兩種方式。光學(xué)定位主要應用于骨科手術(shù)機器人、神經(jīng)外科手術(shù)機器人與種植手術(shù)機器人，電磁定位主要應用于微創(chuàng )介入類(lèi)手術(shù)機器人。對于醫療機器人的定位導航系統，在注冊申請的研究中需描述定位精度、定位距離等相關(guān)性能指標。

遙控操作技術(shù)

遙控操作是指操作者對主操控器發(fā)出指令，以完成對遠端或特殊環(huán)境中機械結構的遠距離操控。主要應用于手術(shù)機器人的操作控制。醫生可通過(guò)主從遙控操作多條高自由度的機械臂運動(dòng)，使操作空間變大、靈活性得到提升。

此外，遙控操作還可用于遠程醫療。隨著(zhù)5G時(shí)代的到來(lái)，現代通訊技術(shù)具有的容量大、速率高、低延時(shí)特點(diǎn)，可以為遠程手術(shù)提供強有力的技術(shù)支持。主從遙控操作控制的手術(shù)機器人在醫療器械型式檢驗中，應按照相應標準，對主從控制設備精度和延遲時(shí)間進(jìn)行試驗驗證。

VR&AR技術(shù)

虛擬現實(shí)（VR）與增強現實(shí)（AR）是康復機器人應用與發(fā)展中的一項重要技術(shù)。VR主導的康復訓練模式具有安全、可反饋、可控特點(diǎn)，并展現出強大的交互性、想象性和沉浸性，通過(guò)提供有趣的交互功能，幫助患者完成枯燥單一的重復性康復訓練，激勵和提高患者訓練主動(dòng)性。

AR技術(shù)還可應用于手術(shù)機器人的規劃與導航。在手術(shù)規劃系統中，使用AR技術(shù)，將患者的關(guān)鍵信息注冊到現有人體模型中，醫生可以直觀(guān)地觀(guān)察并設計手術(shù)路徑；在手術(shù)導航系統中，借助AR技術(shù)，將術(shù)前拍攝的患者3D模型數據注冊疊加到患者病灶區，可更加直觀(guān)地觀(guān)察病灶區組織結構等信息，避免醫生在導航屏幕與病灶區之間的視野轉換。

伴隨“元宇宙醫學(xué)”概念的提出，VR、 AR技術(shù)將進(jìn)一步與醫療機器人融合，促進(jìn)醫療機器人產(chǎn)品的大踏步發(fā)展。

總而言之，在未來(lái)十年里，全新的醫療機器人將徹底改變現有醫療模式。

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