“達(dá)芬奇”并不是手術(shù)機(jī)器人的鼻祖?！暗谝焕龣C(jī)器人輔助外科手術(shù)于1985年進(jìn)行，當(dāng)時(shí)是利用工業(yè)機(jī)器人穩(wěn)定患者頭部，便于神經(jīng)外科手術(shù)鉆孔和將組織取樣針插入指定位置?！敝袊?guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所復(fù)雜系統(tǒng)管理與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員譚民在《機(jī)器人技術(shù)研究進(jìn)展》中介紹。如同“阿爾法狗”帶動(dòng)了AI產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，“達(dá)芬奇”讓人們認(rèn)同機(jī)器人輔助外科手術(shù)，并極大助推了醫(yī)療與康復(fù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

近日，有研究報(bào)告顯示，智慧醫(yī)療機(jī)器人的應(yīng)用日益廣泛，并成為醫(yī)療行業(yè)中關(guān)注的熱點(diǎn)。全球智慧醫(yī)療機(jī)器人市場(chǎng)保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋醫(yī)療手術(shù)、康復(fù)運(yùn)動(dòng)、醫(yī)護(hù)輔助和醫(yī)療后勤等多個(gè)門類。此前有專家介紹，目前，國(guó)外醫(yī)療機(jī)器人的占有率正逐步降低，我國(guó)的醫(yī)療機(jī)器人正在進(jìn)入市場(chǎng)。

人們熟知的機(jī)器人是笨重的，如何讓這些鋼鐵家伙扛得起“大包”，又玩得轉(zhuǎn)“柳葉刀”呢？這條“跨界”路上，敏銳的感知、實(shí)時(shí)的信號(hào)、最優(yōu)化的處理一個(gè)也不能少。與“達(dá)芬奇”機(jī)器人的功能不同，另一種機(jī)器人需要更敏銳的觸覺(jué)，來(lái)迎接另一種場(chǎng)景的艱巨考驗(yàn)。血管是遍布全身、形態(tài)各異的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，而血管介入機(jī)器人能夠在血管中穿行、輔助醫(yī)生完成血管介入手術(shù)，練就了當(dāng)之無(wú)愧的敏銳技藝。

血管介入手術(shù)需要在專門的導(dǎo)管室中進(jìn)行。由于需要X射線成像，才能操作導(dǎo)管、導(dǎo)絲等介入器械，過(guò)去醫(yī)生在手術(shù)過(guò)程中必須身穿沉重的鉛衣。在手術(shù)過(guò)程中需要頻繁調(diào)整角度、病人位置并注射造影劑，手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)。長(zhǎng)期在導(dǎo)管室中工作還易出現(xiàn)脊柱病、白內(nèi)障甚至癌癥等職業(yè)病。

危險(xiǎn)的地方讓機(jī)器人代勞。目前多個(gè)國(guó)家已經(jīng)研制了導(dǎo)管介入手術(shù)的輔助機(jī)器人，典型的功能是針對(duì)冠狀動(dòng)脈狹窄，輔助醫(yī)生遞送導(dǎo)管、導(dǎo)絲、支架等介入器械。在血管里穿行，每行進(jìn)一毫米都要微米不差：經(jīng)過(guò)主動(dòng)脈，必須快速通過(guò)，以減少X射線和造影劑的使用。經(jīng)過(guò)狹窄病變部位，需要高精度操作才能使導(dǎo)絲或?qū)Ч艽┻^(guò)狹窄病變。

有調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，全球醫(yī)療機(jī)器人的市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將從2016年的49億美元以21.1%的年復(fù)合增長(zhǎng)率擴(kuò)大到2021年的128億美元，其中，手術(shù)機(jī)器人的規(guī)模最大，康復(fù)機(jī)器人的增速最快。如果說(shuō)手術(shù)機(jī)器人是“玩轉(zhuǎn)柳葉刀”的“好把式”，那么康復(fù)機(jī)器人就是會(huì)“懸絲診脈”的“知心人”。

“患者的運(yùn)動(dòng)意圖和實(shí)際的運(yùn)動(dòng)能力都要兼顧到。”中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所復(fù)雜系統(tǒng)管理與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員彭亮說(shuō)，為了完成機(jī)器和人的“交互”，可以通過(guò)反映患者運(yùn)動(dòng)意圖的表面肌電信號(hào)，將數(shù)據(jù)經(jīng)頻率振蕩器“虛擬”成肌肉節(jié)律性收縮，康復(fù)機(jī)器人感受到振蕩器就能輔助患者執(zhí)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練了。

康復(fù)機(jī)器人可以讀取肌電數(shù)據(jù)，那么患者的肌電信號(hào)與連續(xù)的運(yùn)動(dòng)或力/力矩之間如何對(duì)應(yīng)呢？這是康復(fù)機(jī)器人能夠“懸絲診脈”的關(guān)鍵，因此需要建立兩者之間的動(dòng)態(tài)模型。

“一款康復(fù)機(jī)器人醫(yī)療為什么這樣行、那樣不行，需要深入的理論基礎(chǔ)和機(jī)理的研究，基礎(chǔ)來(lái)自臨床?！敝锌圃鹤詣?dòng)化所副所長(zhǎng)戰(zhàn)超表示，做康復(fù)機(jī)器人需要與臨床研究的深入結(jié)合，少不了醫(yī)院與研究院的“院院聯(lián)合”，在理論基礎(chǔ)的指引下，才能生產(chǎn)出經(jīng)得起患者和市場(chǎng)檢驗(yàn)的機(jī)器人。

“達(dá)芬奇”機(jī)器人的成功一定程度上得益于其被FDA批準(zhǔn)進(jìn)入臨床，目前全球正在使用的約有4000余臺(tái)。對(duì)于醫(yī)療器械來(lái)說(shuō)，拿到生產(chǎn)許可證是其得以進(jìn)入市場(chǎng)的“臨門一腳”。2016年11月16日，天智航公司取得了國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局(CFDA)頒發(fā)的手術(shù)機(jī)器人醫(yī)療器械注冊(cè)許可證，成為國(guó)際上唯一能夠開(kāi)展創(chuàng)傷骨科、脊柱外科手術(shù)的骨科機(jī)器人系統(tǒng)。

隨著科技成果轉(zhuǎn)化制度的完善與健全，各科研院所相繼出臺(tái)了轉(zhuǎn)化細(xì)則，讓基礎(chǔ)研究成果得以轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，有渠道擁抱市場(chǎng)。擁有科研院所“血脈”的創(chuàng)新引領(lǐng)者們逐步走向市場(chǎng)，推進(jìn)原創(chuàng)成果的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化?！拔覀兊难芙槿霗C(jī)器人是在中科院自動(dòng)化所十多年積累的基礎(chǔ)上自主研制出來(lái)的，經(jīng)過(guò)了實(shí)驗(yàn)室原理樣機(jī)到產(chǎn)品樣機(jī)的轉(zhuǎn)變，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新解決了目前國(guó)外產(chǎn)品還存在的一些不足。”奉振球說(shuō)。

有資料顯示，哈工大在腹腔鏡、骨科、介入手術(shù)等領(lǐng)域開(kāi)展研究，中科院自動(dòng)化所、沈陽(yáng)所、深圳院等在血管介入、骨科等領(lǐng)域開(kāi)展研究，天津大學(xué)在腹腔鏡、顯微外科等領(lǐng)域開(kāi)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(kāi)展研究，復(fù)旦、浙大等也都在醫(yī)用機(jī)器人方面開(kāi)展了研究。其中有不少獲得了融資，開(kāi)啟了機(jī)器人的進(jìn)入市場(chǎng)之路。