《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 嵌入式技術(shù) > 業(yè)界動態(tài) > 醫(yī)療機(jī)器人崛起 離大規(guī)模應(yīng)用還有多遠(yuǎn)

醫(yī)療機(jī)器人崛起 離大規(guī)模應(yīng)用還有多遠(yuǎn)

2016-10-11

  除去安全性,,醫(yī)療機(jī)器人的大規(guī)模應(yīng)用還要滿足醫(yī)生的臨床需求和使用習(xí)慣,,提高治療效果,以及考慮是否增加了患者的費(fèi)用支出,。

  “手術(shù)時間一長,,醫(yī)生難免會手抖,。手術(shù)機(jī)器人能夠過濾抖動,避免給患者帶來的威脅,?!北本┖湍兰裔t(yī)院醫(yī)生朱剛坐在電腦邊,回放自己操作達(dá)芬奇機(jī)器人完成的手術(shù):兩只微型機(jī)械臂從腹部小孔進(jìn)入患者腹腔內(nèi),,切除腫瘤,。

  與完全自動化的工業(yè)機(jī)器人不同,達(dá)芬奇依然需要醫(yī)生來操作,?;颊咛稍谑中g(shù)臺上,朱剛坐在機(jī)器人控制臺上,,緊盯著成像系統(tǒng),這個系統(tǒng)可以清晰地將手術(shù)部位放大數(shù)倍,,左右手分別操縱著控制臺上的兩個手柄,,再輔以腳下的控制踏板,,指揮機(jī)械臂完成手術(shù)。

e64e05402a6243548a6a0cfa0f6e4e0b_th.jpg

  醫(yī)療機(jī)器人崛起:離大規(guī)模應(yīng)用還有多遠(yuǎn),?

  自1996年問世以來,,在過去20年的時間里,達(dá)芬奇經(jīng)過幾代更迭,,一度成為醫(yī)療機(jī)器人的代名詞,。如今,更多類型的機(jī)器人開始出現(xiàn),,在各個醫(yī)療環(huán)節(jié)輔助醫(yī)護(hù)人員更好地完成工作,。

  目前的醫(yī)療機(jī)器人市場中,歐美企業(yè)占據(jù)了主要的市場份額,。中國醫(yī)療機(jī)器人仍處于研發(fā)或臨床試驗(yàn)階段,,還未實(shí)現(xiàn)醫(yī)療機(jī)器人產(chǎn)品規(guī)模化,,在醫(yī)療機(jī)構(gòu)的普及率也較低,,但正努力趕上。

  手術(shù)機(jī)器人先行

  早在1985年,,美國洛杉磯醫(yī)院的醫(yī)生在Puma560工業(yè)機(jī)器人輔助下完成了神經(jīng)外科腦部活檢手術(shù),,這是首次將機(jī)器人技術(shù)運(yùn)用于外科手術(shù)中。

  此后醫(yī)療機(jī)器人發(fā)展出諸多種類,。北京航空航天大學(xué)機(jī)器人所王田苗院士團(tuán)隊(duì)曾撰文介紹,,將已經(jīng)上市的醫(yī)療機(jī)器人按照功能和用途分為若干類,包括神經(jīng)外科機(jī)器人,、骨科機(jī)器人,、腹腔鏡機(jī)器人、血管介入機(jī)器人,、假肢和外骨骼機(jī)器人,、輔助康復(fù)機(jī)器人、醫(yī)院服務(wù)機(jī)器人和膠囊機(jī)器人等,。

  達(dá)芬奇是商業(yè)化最為成功的醫(yī)療機(jī)器人之一,,主要用于心臟外科、泌尿外科,、胸外科,、肝膽胰外科、胃腸外科,、婦科等相關(guān)的微創(chuàng)腹腔鏡手術(shù),。和睦家醫(yī)療CEO李碧菁早年參與將達(dá)芬奇引入中國。她告訴記者,,截至2016年二季度,,全球已經(jīng)配置達(dá)芬奇超過3700多臺,,其中2474臺配置在美國,歐洲和亞洲緊隨其后,,完成手術(shù)數(shù)百萬臺,。

  達(dá)芬奇機(jī)器人由三部分組成,醫(yī)生操作系統(tǒng),、三個器械臂和一個鏡頭臂組成的床旁機(jī)械臂系統(tǒng),、三維視頻成像系統(tǒng)。在手術(shù)過程中,,朱剛只需要操作手柄,,控制機(jī)械臂進(jìn)入腹腔中進(jìn)行手術(shù);成像系統(tǒng)提供如同開放直視效果的高清三維手術(shù)視野,,幫助他進(jìn)行判斷,。

  朱剛和很多外科醫(yī)生能夠舉出達(dá)芬奇的一系列優(yōu)點(diǎn)。在機(jī)器人輔助下,,醫(yī)生可以坐著進(jìn)行手術(shù),,舒適的坐勢有利于長時間復(fù)雜的手術(shù),是對醫(yī)生身體的解放,。北京理工大學(xué)智能機(jī)器人研究所博士李浩源介紹,,機(jī)器人的操作精度由計(jì)算機(jī)控制,從而過濾因勞累導(dǎo)致的醫(yī)生手部抖動,,減少手術(shù)風(fēng)險,。

  在機(jī)器人協(xié)助下,朱剛一個人就可以完成此前一整個電視腔鏡手術(shù)團(tuán)隊(duì)的大部分工作,,可以節(jié)約更多的人力,。

  此外,醫(yī)生借助機(jī)械臂進(jìn)入腹腔進(jìn)行手術(shù),,避免與患者的直接接觸,,減少感染風(fēng)險;而且手術(shù)切口較小,,患者恢復(fù)時間自然更快,。

  截至目前,中國已經(jīng)配置60臺左右達(dá)芬奇機(jī)器人,,主要分布在一線城市和大型醫(yī)院,。由于大型設(shè)備采購監(jiān)管放開,一些沿海發(fā)達(dá)地區(qū)省會和地市級三甲醫(yī)院也正計(jì)劃采購手術(shù)機(jī)器人,。

  朱剛自己經(jīng)歷過腹腔鏡手術(shù)對開放式手術(shù)的替代,,從而對機(jī)器人手術(shù)頗為看好。在他看來,只要對機(jī)器人的操作熟練,,可以把更多的手術(shù)交給機(jī)器人來完成,,同時,醫(yī)生能夠不斷提升手術(shù)速度和精度,。“我們現(xiàn)在使用機(jī)器人進(jìn)行前列腺癌手術(shù),,耗費(fèi)時間少于開放式手術(shù),。”他說,。

  李浩源指出,,腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人一枝獨(dú)秀有其特殊性,腹腔內(nèi)部器官生理解剖知識積累較多,,腹腔內(nèi)部相對活動空間加大,,承受機(jī)器人外部干預(yù)幅度較大,風(fēng)險相對較小,。

  主要針對腦部的神經(jīng)外科機(jī)器人恰好形成鮮明對照,。王田苗指出,“目前上市的神經(jīng)外科機(jī)器人大多采用術(shù)前醫(yī)學(xué)圖像導(dǎo)航的方式對機(jī)器人進(jìn)行引導(dǎo)定位,,腦組織在手術(shù)過程中會因顱內(nèi)壓力變化而發(fā)生變形和移位,,不可避免地引起定位誤差?!倍X組織太脆弱,,不能承受過度的外部侵入,誤差意味著風(fēng)險,。因此,,神經(jīng)外科機(jī)器人在輔助手術(shù)操作過程中,需要醫(yī)生結(jié)合醫(yī)學(xué)影像反復(fù)調(diào)適,,成為一個需要突破的瓶頸,。

  智能化趨勢

  2016年8月,IBM宣布其研發(fā)的智能認(rèn)知系統(tǒng)沃森(Watson)進(jìn)入中國,,將與國內(nèi)21家醫(yī)院進(jìn)行合作,,幫助醫(yī)生為腫瘤患者制定更好的個性化治療方案。

  沃森在醫(yī)療方面的應(yīng)用,,基于其強(qiáng)大的認(rèn)知學(xué)習(xí)能力,,通過對醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)進(jìn)行打分與評級,并迅速整理患者的醫(yī)療記錄,,借助海量數(shù)據(jù)分析,,幫助醫(yī)生為患者提供高質(zhì)量、個體化的循證癌癥治療方案。

  作為一個成功案例,,沃森8月幫助一位日本女性患者診斷出了罕見的白血病類型,。這名患者出現(xiàn)身體不適后,醫(yī)生最初診斷為急性骨髓性白血病,。在使用藥物治療數(shù)月之后,,病情非但沒有得到緩解,甚至出現(xiàn)惡化,,一度出現(xiàn)意識不清,。于是,東京大學(xué)醫(yī)科學(xué)研究所嘗試引入沃森進(jìn)行輔助診斷,。

  沃森在分析前述患者的遺傳信息的基礎(chǔ)上,,迅速比對2000萬份癌癥研究文獻(xiàn),給出反饋:病人可能患有一種罕見的白血病,。這一結(jié)果也得到醫(yī)學(xué)專家的認(rèn)可,。IBM宣稱,沃森完成診斷過程僅用時10分鐘,。

  此前,,研究者將醫(yī)學(xué)指南、教科書等權(quán)威文獻(xiàn)結(jié)構(gòu)化形成數(shù)據(jù)庫,,開發(fā)出早期醫(yī)療輔助診斷系統(tǒng),。醫(yī)生在上述診斷系統(tǒng)中檢索患者癥狀,系統(tǒng)則根據(jù)輸入癥狀反饋出癥狀對應(yīng)的各種潛在疾病,,并給出相應(yīng)的診療建議甚至用藥建議,。

  不過,在早期輔助診斷信息系統(tǒng)研發(fā)中,,不斷增長的醫(yī)學(xué)知識和文獻(xiàn)無法迅速低成本進(jìn)入數(shù)據(jù)庫,;患者的聲音、圖像,、行為等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)無法被早期輔助診斷系統(tǒng)吸收,。

  機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)為輔助診斷帶來了革命性的變化,沃森就是代表,。通過學(xué)習(xí)美國一家腫瘤醫(yī)院百年間癌癥治療病例,,沃森形成自己的邏輯框架。它還吸收了超過300份醫(yī)學(xué)雜志,、200余種教科書,,以及1500多萬頁資料中的信息。而且,,沃森還能從患者數(shù)據(jù)中提取關(guān)鍵詞,,與海量的數(shù)據(jù)比對,篩選潛在的診療意見。

  服務(wù)機(jī)器人崛起

  根據(jù)第三方咨詢機(jī)構(gòu)中投顧問提供的數(shù)據(jù),。2014年全球醫(yī)療機(jī)器人的銷量為1224臺,,與2004年全球醫(yī)療機(jī)器人銷量為386臺相比,年復(fù)合增速達(dá)12.2%,。截至2016年1月,,全球醫(yī)療機(jī)器人行業(yè)每年?duì)I收達(dá)到74.7億美元,至2020年,,醫(yī)療機(jī)器人規(guī)模有望達(dá)到114億美元,。其中,手術(shù)機(jī)器人占60%左右市場份額,。

  中國研究機(jī)構(gòu)自上世紀(jì)90年代開始跟蹤醫(yī)療機(jī)器人研發(fā),在國家科研經(jīng)費(fèi)支持下均有相應(yīng)成果,。

  典型的如北航和海軍總醫(yī)院聯(lián)合研制神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人,,獲得了藥監(jiān)部門認(rèn)證,已經(jīng)完成了幾千例臨床手術(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,,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,,取得了一系列的成果,。

  不過,在現(xiàn)有國內(nèi)條件下,,一些業(yè)內(nèi)人士更看好醫(yī)院服務(wù)機(jī)器人,。福建一家兒童醫(yī)院引入導(dǎo)診機(jī)器人,在醫(yī)院內(nèi)部沿著設(shè)定路線來回運(yùn)動,,引導(dǎo)患者辦理業(yè)務(wù)和找到診室,。上海浦東部分醫(yī)院也在2015年引進(jìn)遠(yuǎn)程醫(yī)療機(jī)器人。機(jī)器人平時在院內(nèi)來回移動,,配合內(nèi)置電腦和360度旋轉(zhuǎn)攝像頭觀察記錄患者情況,,甚至可以幫助記錄患者一些基本體征信息。醫(yī)生即使不在院內(nèi),,也可以遙控機(jī)器人與患者溝通,,甚至還可以遠(yuǎn)程指導(dǎo)醫(yī)務(wù)人員護(hù)理患者。

  此外,物品運(yùn)輸機(jī)器人和藥房服務(wù)機(jī)器人,、康復(fù)輔助機(jī)器人都屬于服務(wù)機(jī)器人,。

  隨著減速器、電機(jī),、驅(qū)動器等核心零部件價格大幅降價,,機(jī)器人的整體價格大大回落。工業(yè)機(jī)器人附加醫(yī)院內(nèi)不同場景設(shè)計(jì),,基本就能勝任醫(yī)院內(nèi)大量簡單重復(fù)的工作,。這些工作過去在醫(yī)院內(nèi)部耗費(fèi)大量人力。

  李浩源表示,,“工人一年的工資就足夠購買一個機(jī)器人,,而且使用壽命也不短”,現(xiàn)在有越來越多的國內(nèi)企業(yè)進(jìn)入機(jī)器人研發(fā)制造領(lǐng)域,。

  隨著機(jī)器人概念興起,,國內(nèi)資本開始盯上這一領(lǐng)域,正在尋找各種機(jī)器人創(chuàng)新項(xiàng)目,。

  中投顧問發(fā)布報告認(rèn)為,,2016年4月,工信部,、發(fā)改委,、財政部等三部委聯(lián)合印發(fā)了《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》,將引導(dǎo)中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)快速健康可持續(xù)發(fā)展,,醫(yī)療機(jī)器人政策長期利好,。同時,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(qiáng),,未來醫(yī)療機(jī)器人市場重心將逐漸往亞洲市場轉(zhuǎn)移,中國醫(yī)療機(jī)器人發(fā)展前景可觀,。

  離大規(guī)模應(yīng)用還有多遠(yuǎn)

  隨著全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)和精準(zhǔn)醫(yī)療概念的興起,,醫(yī)療機(jī)器人也越來越受到關(guān)注,并被列入國家規(guī)劃,。

  高端醫(yī)療器械發(fā)展被明確列入了“十三五”規(guī)劃,,手術(shù)機(jī)器人更是進(jìn)入了高端裝備創(chuàng)新工程,重點(diǎn)推動關(guān)鍵零部件的自主化,。

  除了政策支持,,業(yè)內(nèi)對于國內(nèi)市場需求持樂觀態(tài)度。在相關(guān)人士看來,,隨著中國的老齡化趨勢進(jìn)一步加大,,各類慢性病,、退行性疾病、惡性腫瘤等疾病的發(fā)病率也隨之升高,,與之相對應(yīng)的醫(yī)療器械需求也會快速上升,,從而推動市場發(fā)展。

  但是,,國內(nèi)大多數(shù)的高端醫(yī)療機(jī)器人技術(shù)仍然處于研究階段,,距真正的大規(guī)模應(yīng)用尚有距離。

  因?yàn)獒t(yī)療機(jī)器人具有特殊的應(yīng)用場景,,且動作的對象是人體,,所以保證其安全性是首要要求。比如,,手術(shù)機(jī)器人作為介入人體,、控制最為嚴(yán)格的三類醫(yī)療器械,在真正銷售之前還面臨嚴(yán)格的審批注冊流程,。2014年2月7日,,國家食藥監(jiān)總局發(fā)布《創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批程序(試行)》,打開創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批的“綠色通道”,,以達(dá)到鼓勵國內(nèi)醫(yī)療器械創(chuàng)新,避免同質(zhì)化,、低水平競爭,。但是,進(jìn)入審批通道或是通過審批的產(chǎn)品還屬鳳毛麟角,。

  除去安全性,,還有一系列問題需要解決:產(chǎn)品是否滿足了醫(yī)生的臨床需求和使用習(xí)慣?能否更好地提高治療效率,?會不會增加患者的使用成本,?等等。

  以沃森為代表的人工智能技術(shù)運(yùn)用于醫(yī)療領(lǐng)域,,也面臨著機(jī)器學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)如何統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)化的問題,。即使在機(jī)器學(xué)習(xí)研發(fā)走在前列的美國,患者的生活習(xí)慣數(shù)據(jù),、門診數(shù)據(jù),、治療數(shù)據(jù)等依然分散在不同機(jī)構(gòu),很難被整合成統(tǒng)一,、可消化的格式,,這大大限制了機(jī)器學(xué)習(xí)的素材來源。這樣的問題在中國更為突出,,醫(yī)院內(nèi)部不同科室,、同一地區(qū)不同機(jī)構(gòu)間,,醫(yī)療數(shù)據(jù)無法連通,甚至數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化也沒有統(tǒng)一,。

  人工智能輔助診斷系統(tǒng)跨語言跨國家使用,,還需要面對語言翻譯、醫(yī)療法律適用性等現(xiàn)實(shí)問題,。而且,,醫(yī)療專家和機(jī)器學(xué)習(xí)專家并不屬于同一領(lǐng)域,機(jī)器學(xué)習(xí)要獲得醫(yī)學(xué)界認(rèn)可,,還需要相當(dāng)長的時間,。

  此外,得到最廣泛應(yīng)用的達(dá)芬奇機(jī)器人的售價高達(dá)數(shù)百萬美元,,使用者還要承擔(dān)昂貴的維護(hù)和使用成本,,它的機(jī)械臂使用壽命只有10次,超過后需要更換,。因此,,患者要承擔(dān)的費(fèi)用比傳統(tǒng)手術(shù)貴出兩三萬元。而機(jī)器人手術(shù)費(fèi)用尚未納入醫(yī)保范疇,,這令大部分患者望而卻步,。

  國內(nèi)的同類產(chǎn)品上市后,可能會在價格方面更具競爭優(yōu)勢,,天津工業(yè)大學(xué)聯(lián)合國內(nèi)多家機(jī)構(gòu)研發(fā)的腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人,,正在申請醫(yī)療器械注冊。研發(fā)者在前期市場宣傳中,,即以達(dá)芬奇為假想敵,,并透露未來價格將是達(dá)芬奇的三分之一到二分之一。


本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點(diǎn)。轉(zhuǎn)載的所有的文章,、圖片,、音/視頻文件等資料的版權(quán)歸版權(quán)所有權(quán)人所有。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無法一一聯(lián)系確認(rèn)版權(quán)者,。如涉及作品內(nèi)容,、版權(quán)和其它問題,請及時通過電子郵件或電話通知我們,,以便迅速采取適當(dāng)措施,,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。聯(lián)系電話:010-82306118,;郵箱:[email protected],。