機器人來自于人類浪漫主義思維的放飛。它從人類美好的幻景中走出來，解放人類雙手，甚至在工作效率方面優(yōu)于人類。機器人的發(fā)展方興未艾，對于機器人應(yīng)用在更加細分的醫(yī)療領(lǐng)域，低智能機器人顯然已經(jīng)無法滿足臨床應(yīng)用需求。站在“新基建”風(fēng)口，醫(yī)療機器人新技術(shù)與臨床應(yīng)用又將走向何方，在第三屆國際醫(yī)用機器人創(chuàng)新發(fā)展論壇上，中國工程院院士、中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會醫(yī)用機器人工程與臨床應(yīng)用分會主任委員田偉帶來了他的思考。

Robot從幻想走進現(xiàn)實

《湯問》十三章中提到，“能倡者”巧夫頜其頤……描述了非常著名的巧匠，為周穆王制造了一個歌舞機器人，這也是人類通過文學(xué)對于機器人最早的幻想與追求。1920年，捷克作家卡雷爾在其諷刺劇《羅薩姆的萬能機器人》中塑造了一個愿意為人類服務(wù)的機器奴仆ROBOTA。如今機器人（Robot）一詞便是來源于此。直到1958年，機器人終于從浪漫的文字中走入現(xiàn)實，機器人UNIMATION的誕生，讓企業(yè)驚喜地發(fā)現(xiàn)，它能準確地重復(fù)著笨重且標準化的勞動，不知疲倦，它在生產(chǎn)線上比工人的效率還要高。

從最早應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的大型機器人，到如今花費千元就可以得到一個小型陪伴機器人，機器人一詞開始與多個領(lǐng)域相融合，體型也變得“苗條”“小巧”。那機器人不斷革新的過程中，如何劃定機器人的范圍？田偉認為，機器人應(yīng)該是以模擬和超越人的某些能力為目標，在運動過程中，部分或者全部進行自主判斷和運動的設(shè)備。具體來講，可以分為低智能機器人，即按照標準化程序進行判斷和運動的機器人，某些能力會超越人類；高智能機器人，即按照人類規(guī)定的社會法規(guī)和道德倫理原則，通過學(xué)習(xí)不斷提高水平，某些能力可以遠超人類，對已知和未知事物進行自主判斷和行動的機器人。

醫(yī)療機器人在矛盾中前行

“希望標準化而又難于標準化，因為人太復(fù)雜，每一個人都有它的個體性；希望對象是剛體，而實際上人的組織是軟體；工程師希望制造的機器人能替代醫(yī)生，但醫(yī)生希望有一個助手。”田偉認為，在這樣的矛盾和需求中，醫(yī)療機器人也是不斷向前發(fā)展的。

1985年，基于工業(yè)機器人平臺的拿來主義，腦組織穿刺機器人出現(xiàn)，由于操作繁瑣和不準確兩個致命缺點，很快被棄用。1991年，第一個專用骨科手術(shù)機器人RoboDoc誕生，主要用于全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)及全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)，在技術(shù)方面根據(jù)臨床需求設(shè)計力學(xué)傳感器監(jiān)測各關(guān)節(jié)力學(xué)信號，安全控制得到保障。但它體積較大，操作不便，根據(jù)對象人的可動和個體化的特點，坐骨神經(jīng)損傷機率較高，曾一度被FDA撤銷資格。

“人工關(guān)節(jié)置換跟其他骨科手術(shù)最大的不一樣，就是它相對比較標準化，基本用各種模具來引導(dǎo)各種平面，然后進行安裝，相對來說比較容易操作，RoboDoc就是抓住這一點，用機器人替代標準化操作。之后關(guān)節(jié)機器人不斷改進，但改變了它的思路，不再去想代替醫(yī)生操作，只去約束醫(yī)生操作的危險邊界，跟隨可動體。”田偉說。

1995年，軟組織外科機器人宙斯的出現(xiàn)，改變了過去機器人主動操作的模式，改為模擬動作微創(chuàng)，即沒有任何自主操作，通過人在遠處控制機械手完成手術(shù)。但當(dāng)時通訊技術(shù)制約了宙斯的廣泛應(yīng)用。之后，“達芬奇”系統(tǒng)，采用機器人與床分離，由人機控制臺、裝有四只7DOF手臂的手術(shù)臺和高精度3DHD視覺系統(tǒng)構(gòu)成。

田偉認為，“達芬奇”成功的原因在于，一是放棄替代醫(yī)生和主動操作的思路；二是建立了遠隔操控小手系統(tǒng)，顯微鏡視覺解決了光源和醫(yī)生的放大視覺，使醫(yī)生對于微小部分能夠進行準確操作；三是超小、多角度操控，比人手靈活且穩(wěn)定，符合微創(chuàng)外科的趨勢。

攻關(guān)15年中國“天璣”聞名世界

2015年，田偉團隊運用“天璣”骨科手術(shù)機器人為一位寰枕畸形伴顱底凹陷癥的43歲患者成功實施了世界首例“寰樞椎經(jīng)關(guān)節(jié)突螺釘內(nèi)固定手術(shù)”。一顆螺釘使“天璣”世界聞名。

“天璣”歷經(jīng)15年艱苦攻關(guān)，兼容2D與3D模式，獨有入釘點及釘?shù)烙嬎阒悄?a href="http://www.1cnz.cn/v/tag/2562/" target="_blank">算法，機械臂精準運動到規(guī)劃位置，借助骨科引導(dǎo)器，為醫(yī)生提供精準穩(wěn)定的導(dǎo)針置入路徑。目前，“天璣”在臨床精度、適用部位、醫(yī)學(xué)影像、配準方式四項指標上均領(lǐng)先國際產(chǎn)品。時至今日，天璣手術(shù)機器人完成導(dǎo)航機器人手術(shù)14800余例，上頸椎手術(shù)320例，準確率達98.6%，比傳統(tǒng)手術(shù)提高53.6%。

此外，天璣還實現(xiàn)了國際首次5G多中心遠程實時骨科機器人手術(shù)。田偉說：“目前手術(shù)規(guī)劃還是需要醫(yī)生來做，基層醫(yī)院經(jīng)驗不足，5G+手術(shù)機器人的方式給了他們很大的幫助。這背后，一方面能夠解決基層老百姓的治病問題；同時也給了基層醫(yī)生更多實際參加手術(shù)學(xué)習(xí)的機會，在解決醫(yī)療均質(zhì)化方面也提供了一個很好的幫助。”

今后，醫(yī)療機器人該怎么發(fā)展？田偉建議，應(yīng)該以病人利益為中心，要設(shè)定一個恰當(dāng)?shù)哪繕耍灰ツ７潞吞娲t(yī)生，而是要給醫(yī)生提供一個嶄新的幫助；二是必須要凝練出真正的短板和需求到底是什么；三是醫(yī)工企三方合作，合力推動共同目標實現(xiàn)；四是政府的政策支持；五是整個社會都要對機器人有非常好的認知和嚴肅的評價。

編輯：jq