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医疗机器人方兴未艾

2013-05-23 来源: 作者:


核心提示:

近几年,医疗机器人技术的研究与应用开发进展很快,科学家已经研制出可实施人体心脏手术的机器人。据业内人士预测,今后几年医疗机器人的研究与开发将进入一个新的发展时期。

    早在1972年就有人提出开发医疗用遥控机器人的设想,但在当时人们普遍认为这是个相对遥远的问题。然而,随着原子能领域、宇宙开发领域的遥控机器人技术的发展以及虚拟现实技术的出现,医疗领域也出现了开发医用机器人的热潮。可以说,目前医疗领域的机器人技术是最发达的领域之一。

    如今,人们不难看到使用机器人进行人体医疗手术的电视实况直播,机器人学会也经常召开有关医疗机器人的研讨会,甚至还出现了医疗机器人的专刊。可以说,医疗机器人已经成为外科学会和机器人学会共同关注的新兴技术领域,而这样的情况在其他领域是很少见的。

    据日本机器人工业会对机器人产业的市场预测表明,今后医疗与社会福利领域作为应用机器人的五大重要领域之一将倍受重视。另据日本科学技术政策研究所预测,到2017年在医疗领域使用微型机器和机器人的手术将超过全部医疗手术的一半。

    据日本《药事工业生产动态统计年报》统计,1998年日本国内医疗器械生产额约为15000亿日元,其中计算机体层扫描、核磁共振和超声波诊断装置等图像诊断设备占首位,约达3000亿日元(含进口部分达3800亿日元),腔镜等诊断器械占第7位,约达900亿日元(含进口部分达950亿日元),而高频手术刀等手术用器械占第16位,约达180亿日元(含进口部分达430亿日元)。从上述数据可以看出,在日本国内能够代替医生眼睛进行诊断的医疗装置发展速度较快,而能够代替医生手臂进行医疗的器械发展相对落后。所以,发展和应用医疗机器人势在必行。

    机器人在应用上有两个突出的特点:一是它能够代替人类工作,代替人进行简单的重复劳动,代替人在脏乱环境和危险环境下工作,或者代替人进行劳动强度极大的工种作业;二是扩展人类的能力,它可以做人很难进行的高细微精密的作业,以及超高速作业等。医疗机器人正是运用了机器人的这两个特点。而医疗机器人在具备了机器人的两个基本的特点同时,还有其自身的选位准确、动作精细、避免病人感染等特点。譬如:在血管缝合手术时,人工很难进行细于1毫米以下的血管缝合,如果使用医疗机器人,血管缝合手术可以达到小于0.1毫米的精度;用医疗机器人进行手术避免了医生直接接触患者的血液,大大减少了患者的感染危险。

    然而,事实上不可能把其他领域的机器人简单地应用到医疗领域。工业用机器人是以提高生产效率为目的的,面对的是工业产品,而医疗机器人要直接接触病人的身体,因此两种机器人在安全性能方面有很大的不同。由于过分考虑医疗机器人的安全性,所以造成了日本目前医疗机器人处在较落后的阶段。

    近几年,心脏手术机器人、腔镜手术支援机器人和机器人手术钳的开发已经到了成熟阶段,它们的应用也颇受人们的关注。

    心脏手术机器人属于遥控型机器人的一种。最早的遥控型机器人,是1948年美国为了处理放射性物质而开发的,后来被广泛应用于原子能工业。目前,在一些重点的核电站都装备了遥控操作的防灾机器人。1999年9月,日本茨城县铀燃料加工厂发生事故后,日本也开始着手研究遥控型防灾机器人。另外,遥控型机器人也已经应用到宇宙航天领域,如利用遥控型机器人进行卫星等航天器的各种作业等。随着遥控型机器人的开发进展,业内人士认为,开发机器人没有必要完全模仿人类的动作,只要采用机器人擅长的特定动作就可以了。

    另外,随着网络通信技术与手段的普及,已开发出无论在什么地方都可以通过手机等的通信手段对国内外的机器人进行遥控操作的技术。在医疗领域,使用通信手段可以对远程医疗诊断进行指导,可以在遥远的地方通过网络画面随时观察遥控手术的情况。

    腔镜手术支援机器人可以保证在不用剖腹的情况下,只要在患者腹部打几个孔,插入腔镜和手术钳,边看腔镜的画面边做腹内手术。这是一种低侵袭手术,对患者来说这种手术具有刀口小、恢复快、医疗费低等特点。据说,目前已有80%以上的胆囊切除手术采用这种技术。

    以实现低侵袭手术为目的,一些企业和研究机构开始合作开机器人手术钳。这是一种应用遥控型机器人技术的高性能的手术钳。为了实现手术钳灵巧而自由地改变作业方向,研究人员在手术上安装了多节机械关节,再通过操作系统和作业功能系统,把操作功能和作业功能合为一体。这种系统还可以和以往的手术机械并用,动作范围大、时间短的手术由外科医生直接做,而对动作范围狭窄而细微的作业,则用机器人手术钳去完成。

    目前医疗机器人的临床应用才刚刚开始,许多企业在加强这方面的研究与开发。但是,由于安全性能的评定以及相关的社会保险等问题尚不完善,医疗机器人的普遍使用还需要一段时间。


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