發(fā)布日期：2016-08-03

醫(yī)療服務機器人是指用于醫(yī)院、診所的醫(yī)療或輔助醫(yī)療以及健康服務等方面的機器人，主要用于患者的救援、醫(yī)療、康復或健康信息服務，是一種智能型服務機器人。隨著我國進入老齡化，醫(yī)療、護理和康復的需求不斷增加，同時由于人們對生活品質(zhì)追求的提高，使得醫(yī)療不管在質(zhì)上還是量上都要滿足更高水準的要求。另一方面，醫(yī)護人力相對缺乏，醫(yī)療及健康服務機器人具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

根據(jù)功能和用途的不同，本文著重從康復機器人、手術機器人和健康管理機器人三個方面進行綜述。

康復機器人

康復機器人是近年來興起的一種運動神經(jīng)康復治療技術，屬于醫(yī)療機器人的一個重要分支。康復機器人不僅提供了有效的治療手段和完善的評估方案，而且為深入研究人體運動康復規(guī)律，以及大腦與肢體的控制、影響關系提供了另一種有效途徑。

使用機器人輔助治療可以提高效率和訓練強度，比常規(guī)的治療手段更有潛力。目前，國際上眾多的研究機構和康復機構都爭相在神經(jīng)康復機器人方面進行開發(fā)和產(chǎn)品化研究。機器人輔助神經(jīng)康復和運動訓練已經(jīng)成為康復技術最主要的發(fā)展趨勢。

具有代表性的康復機器人有華盛頓大學開發(fā)的7個自由度的上肢康復機器人CADEN-7，可以實現(xiàn)肩部的伸/屈、旋內(nèi)/外、大臂旋轉(zhuǎn)、肘屈/伸、前臂轉(zhuǎn)動、腕關節(jié)屈/伸、外展/內(nèi)斂等?；趦?nèi)置的數(shù)據(jù)庫管理，定義日常生活活動中上肢的運動學和動力學參數(shù)，通過工作空間分析、關節(jié)運動范圍，并結(jié)合考慮上肢的生理學和解剖學特點，實施康復訓練方案。

瑞士皇家理工學院與 Balgrist 大學附屬醫(yī)院合作開發(fā)的6個自由度上肢康復機器人ARMin，能夠?qū)崿F(xiàn)整機的上下平動、肩旋內(nèi)/外、大臂轉(zhuǎn)動、肘屈/伸、肩部屈/伸、前臂轉(zhuǎn)動等運動。隨后又與Ljubljana大學合作研制的ARMinII，增加了腕關節(jié)屈/伸運動，實現(xiàn)了7個自由度運動，并且為患者提供重力補償，協(xié)助肩關節(jié)和肘關節(jié)進行復合運動。

虛擬現(xiàn)實是康復機器人應用中的一項重要技術，利用物聯(lián)網(wǎng)搭建的虛擬環(huán)境，部分或全部去掉現(xiàn)實中的真實環(huán)境，利用傳感即運動跟蹤技術實現(xiàn)用戶與虛擬世界的交互。虛擬現(xiàn)實技術為康復治療提供了重復練習、成績反饋、維持動機三個關鍵環(huán)節(jié)的技術手段，設置合理的虛擬環(huán)境及有效的信息反饋，患者可以對自身狀況進行客觀評估，從而大大提高了康復訓練的效果。

為了實現(xiàn)感覺信息的神經(jīng)反饋，康復機器人需要實時獲取接觸、握力、溫度等感覺信息，然后把這些信息通過適當?shù)姆绞椒答伣o患者大腦，將患者的主觀運動意識與客觀獲取的感覺信息融合。如何實現(xiàn)感覺信息的精確神經(jīng)反饋是康復機器人進一步研究亟需解決的問題。肢體運動神經(jīng)分布重建是核心技術之一，將殘留的臂叢神經(jīng)移植到人體肌肉（靶點肌肉）或者吻合到替代神經(jīng)從而實現(xiàn)對缺失運動功能信號源的重建。

比如，對于肩部截肢者，將殘留臂叢神經(jīng)移植到胸部肌肉，經(jīng)過數(shù)月的生長，臂叢神經(jīng)便會在胸部肌肉內(nèi)重建。當截肢者通過“意識”做幻影手臂的某一動作時，運動指令會通過臂叢神經(jīng)傳遞至胸部肌肉并引起胸部肌肉收縮。采集胸部肌肉的表面肌電信號并解碼分析，就可預測截肢者的手臂運動意圖，實現(xiàn)對多自由度假肢的神經(jīng)控制。外骨骼機器人與穿戴者有著緊密聯(lián)系，機器人必須準確、快速地判斷穿戴者的運動意圖并做出決策。

手術機器人

手術機器人是一種智能化的手術平臺，已廣泛應用于臨床多個學科，典型的有泌尿外科，比如前列腺切除術、腎移植、輸尿管成形術等；婦產(chǎn)科，比如子宮切除術、輸卵管結(jié)扎術等；普通外科，比如膽囊切除術等。最具影響力的是達芬奇機器人，具有三維成像、觸覺反饋和寬帶遠距離控制等功能，被認為是手術機器人最成功的典范。上表以腹腔鏡手術為例，對手術機器人與傳統(tǒng)手術的技術和功能進行了比較。

達芬奇公司通過其手術機器人和3D模擬技術獲得最新的操作數(shù)據(jù)和反饋信息，通過改進和完善，不斷推出最新機型，讓后來者很難跟上其研發(fā)腳步。

達芬奇機器人功能較多，相應的售價也很貴，國內(nèi)大概是 2000 多萬元人民幣，再加上昂貴的維護和售后服務等費用，讓國內(nèi)中小型醫(yī)院和?？漆t(yī)院望而卻步。

未來的手術機器人可以從個性化功能需求出發(fā)，突出細分化領域應用。按照手術流程可大到機體外科手術、小到簡單傷口縫合，從功能和技術差異性角度突破達芬奇機器人的壟斷局面，比如手術定位和導航機器人，直到更強大的人工智能DIY 醫(yī)用機器人平臺和智能化 OR 系統(tǒng)。

健康管理機器人

受益于醫(yī)療應用在移動智能設備上的普及，移動醫(yī)療類健康管理產(chǎn)品迎來了一個重大契機?；谥形麽t(yī)理論的健康管理機器人受到了格外重視，以中醫(yī)為例，上海中醫(yī)藥大學和復旦大學聯(lián)合開發(fā)了中醫(yī)人工智能機器人，不僅將原本依賴于醫(yī)生主觀判斷的中醫(yī)面診、舌診和脈診技術精準化，還利用深度學習技術來分析名中醫(yī)積累的經(jīng)驗信息，使中醫(yī)寶庫在高科技時代更好地傳承。

中醫(yī)智能機器人專注于中醫(yī)的“望、聞、問、切”，具有鮮明的中國特色，其主要功能為面診、舌診、問診及脈診。首先通過機器人的視覺采集人體的面像和舌像，通過機器手或手環(huán)采集人體的脈搏，利用先進的計算機視覺、機器學習、人工智能和深度學習算法，智能判讀人體的面像、舌像和脈搏數(shù)據(jù)，再結(jié)合問診信息，最后通過中醫(yī)醫(yī)理模型推斷人體的整體健康體質(zhì)類型，并根據(jù)具體情況提供個性化的康復建議，包括保健原則、飲食藥膳、起居養(yǎng)生、穴位按壓、中醫(yī)功法和音樂療法等。

來源：復旦大學機器人智能實驗室