导航机器人让手术变简单挤出机
2022-06-28 14:35:53 华夏机械网
未来机器人会不会将人类取而代之，从而统治世界？面对这个常出现在科幻小说中的问题，从事骨科临床与研究工作30年之久的北京积水潭医院院长田伟和别人想得有点不一样。与机器人“合作”救治病人的经历告诉他：机器人在技能上肯定会超越人类，但由于机器人的能力将长期由人类来控制——人的智能水平决定机器人的智能水平——有了智能机器人，临床医疗将发生革命性进步。导航机器人让手术变简单在一次论坛分享中，田伟讲述了这样一个例子。一名成年男子从高处坠落摔伤，腰椎上部截面的骨头被压碎。这要在过去，做完手术至少需要3个月时间来愈合，再需要至少半年的时间才能恢复。而因为在手术中使用了“导航机器人”，它能帮助医生精确地在受伤位置做好“内固定”，利用微创手术的手段在骨损伤部位安装内部支架，这样一来，病人马上就可以下地走路，损伤的骨骼就可以慢慢自然愈合。“做这样的手术，过去要切很大的口子，把骨头和脊柱暴露出来才能找准位置。但是医生不能打一个大钉进入骨骼内部，那样不但没有任何固定性，还会造成骨骼愈合的困难。”田伟说，在过去，想找到固定位置都很困难。智能技术给临床医疗带来革新导航机器人提供了非常大的帮助。田伟介绍说，导航机器人的“眼睛”通过三维影像扫描，可以把患者损伤部位的三维结构信息输入计算机，通过对三维信息的建模，医生可以利用计算机自行设计固定骨骼所用的螺钉，比如设计大小、粗细，如何避开骨骼线，如何方便地打到理想的固定位置等。另外，导航机器人还可以对手术进行实时导航跟踪，布下导引针。如此一来，只需要很小的切口，就能精准地把每一个固定螺钉打进去。“过去这个手术对于大夫来说非常困难，如果要做微创手术还要反复透视，就算这样也难以决定中间的倾角到底在哪儿，经常会打错。有了这个机器人就变成很简单的手术了，六颗螺钉在机器人引导下很容易打进去，然后再顺着导引针镶进固定位置。”田伟说，过去就算手术设计再完美，也难以做到这么好。替代“手术匠”“导航机器人克服了人的局限。”田伟在接受记者专访时说，在骨科，人至少有两个极限，一是人的眼睛视力再好，也看不到表面软组织以下的结构——即使X光扫描看到的也是结构重叠影，它代表不了具体的三维空间结构；二是解剖学的极限，解剖学试图研究大量人群的骨骼组织，找到一定的规律来用于骨科手术。然而，再大人群的研究数据，也不能直接用于每一个具体的个例。在田伟看来，导航机器人比当下流行的“达芬奇手术机器人”的作用更大。“达芬奇机器人就像一个小型的机械手，来替代医生到一个狭小封闭的空间操作——人的手很难伸到这个空间里去，而达芬奇机器人可以在这个空间持久操作。”他说，达芬奇机器人本身只是一个动作模仿机器人，它的工作还需要医生在外部的机器里面用手操作。而导航机器人是将影像和机器人结合起来，发挥两者的特点，这是革命性的改变——一方面改变了手术方式和理念，另一方面成为手术中的关键帮手。田伟介绍说，导航机器人融合了北京积水潭医院、深圳先进技术研究院、北京航空航天大学和天智航机器人公司等多方的努力，目前已经进行了三代机器人的研制，共完成了2000多例手术。另外，该机器人13项标志性的实验成果在“十二五”科技成果展期间，引起了习近平主席的兴趣，习主席当场指出机器人在临床领域非常重要，应该大力扶持和发展。“有了类似的机器人，我们外科医生就变成了‘手术匠’。以后‘手术匠’不那么重要了，医生需要变成‘设计师’，用更好的思维能力进行手术设计，达到更好的治疗效果，这是医生未来需要面对的。”田伟说。“我认为智能技术会超越人类本身的一些能力，而这种超越正是医生需要的。”田伟说，对于外科来说，机器人会超越部分人的能力，这是一个革命性时代的开始。“这种超越不需要我们恐慌，但是需要我们去思考，就是在未来的时间里，人类如何和智能技术共存、更好地用好它。我希望智能技术来替代一些我们能力不足的地方，比如说就是需要能看到人眼看不到的三维空间。而未来，医生也要转换角色，去做更多层次的思考，比如如何进行个性化的诊断和手术设计。”田伟说。康复机器人从医院走向家庭新加坡南洋理工大学教授罗锦发所从事的一项事业则向人们展示，机器人哪怕只是一点技术用得恰到好处，就能帮助人们解决很大的医疗问题，比如康复机器人。罗锦发近15年来一直将行走康复训练机器人作为其一个重要的研究领域。用三句话总结这一领域就是：社会老龄化在加剧、有经验的物理治疗师极度缺乏、康复机器人的研究和创新还远远不够。“人中风之后不能走路，康复师在康复过程中只能用脚踢患者的后脚，这样他才能走。这其实是很简单的工作，但是他一天要‘踢’10个病人，一个礼拜帮助50个病人。这样的局限是，理疗师提供的辅助力有限，且无法提供标准的步态。另外，这种训练的时间明显不够。”罗锦发说。流行病学资料显示，中国每年中风患者中40%有严重的肢体残疾，需要康复治疗的患者达到200万~300万人，每年得到康复治疗服务的人只有1万多人。“康复机器人不只是助残，也是助老。”罗锦发指出，预计中国到2050年老龄化将达到30%。老龄人不仅是中风的最大患者人群，而且会带来力量的弱化进而影响行动能力。目前，已经得到临床验证的康复机器人可使得更复杂的运动组合变得更为可行，可取得比单独用康复物理治疗师辅助运动更好的效果。但罗锦发指出，目前，尽管全世界康复机器人市场有望从2015年的2.2亿美元大幅增长到2022年的11亿美元，但尚没有公司主导整个康复机器人市场领域。康复机器人的问题在于投资回报比。“康复机器人解决的问题不是赚钱，而是改变一个人的生活，其对家庭生活的支持是无限的，是金钱买不到的。”罗锦发说，“当然，公司要投资的话肯定要赚钱，但是投资康复机器人和投资手机是不一样的理念——赚钱肯定要赚，但是不能跟其他行业相比。”他同时指出，家用便宜的康复机器人将是未来的趋势。此外，租赁而非购买的模式可以进一步方便康复机器人从医院走向社区和家庭。有望改善医患关系作为从事机器人等高端领域的资深投资人，刘国清非常看好医疗机器人。“实际上在医疗领域，比如在放疗、化疗的科室，包括手术室器材的输送，还有康复方面、在手术中把AR/VR应用在医疗当中，都有着很好的机器人投资前景。”刘国清说，只不过目前机器人的应用率还太低，空间还很大。有感于机器人在医疗行业的巨大进步，天津大学机械工程学院院长王树新感慨道：“未来的医患关系最终要通过技术建立起和谐的桥梁。”他提出，随着医疗机器人更加智能化、更灵巧，医患关系将得到很好的改善。同时他也指出，未来医疗机器人将多元发展。“智能化、有感觉、更灵巧，这是我们对医疗机器人的初衷。换个角度，对于患者端来讲是柔软的、更精密和更微小的东西；对于医生来说尽可能远距离操作；对于器械来说，更准、更稳。任何一个能占得先机，我觉得都是一个可以做的方向。”王树新说。“智能技术开创未来，如果机器能做得更好就交给机器。”田伟说。