谈到医疗机器人,人们更容易想到能帮助医生做手术的“达芬奇”,这的确是目前世界上最成功的一款手术机器人。机器人研究所副所长、哈尔滨工业大学教授杜志江教授介绍了国内医疗机器人,尤其是外科手术机器人的发展。
谈到医疗机器人,人们更容易想到能帮助医生做手术的“达芬奇”,这的确是目前世界上最成功的一款手术机器人。到今年3月为止,全球已有6142台安装在国内,到今年6月底为止,已安装232台。达芬奇今年上半年在国内完成了超过4万例手术,今年预计能完成10万例手术。
就国内而言,这几年医疗机器人的发展也越来越快,尤其是最近5-10年,医疗机器人企业已经涌现。在第七届中国机器人峰会上,苏州大学机电工程学院院长、BSS84PW机器人技术与系统国家重点实验室副主任孙立宁介绍,最近,以医疗机器人为龙头的公司就有100多家,主要分布在长三角和珠三角地区,目前还很关注医疗机器人产业。最近国内的医疗机器人公司,如微创、康多等,都在快速发展。
目前,国内医疗机器人生态圈已基本形成,无论是高校、政府、资本、行业、标委会等都在推动医疗机器人产业的创新和发展。
工业规模的医疗机器人
根据中国食品药品检验研究院医疗器械检验中心主任李静莉的说法,2020年全球医疗机器人市场规模为180亿元,预计今年将达到207亿元,而中国的市场规模在2020年达到47.7亿元,约占全球市场规模的1/4。
国产医疗机器人情况
机器人研究所副所长、哈尔滨工业大学教授杜志江教授介绍了国内医疗机器人,尤其是外科手术机器人的发展。目前,他认为已进入机器人外科手术时代。
根据医疗机器人的特点,可分为诊断型、操作型、康复型、服务型等。外科机器人一般为操作者,达·芬奇是最具代表性的代表。近年来,达·芬奇被医院广泛接受,谈到具体的原因,杜志江教授表示,达芬奇有以下几个原因:第一,它继承了微创理念;第二,可提供高清视野;第三,学习曲线短;第四,术者不容易疲劳。
所以,在这种机器人出现以后,经过一段时间的市场培育,现在,大多数的医院都是比较愿意接受这样一套制度的。
事实上,除达芬奇外,加拿大、荷兰、德国、英国、意大利、韩国、日本等国家都在机器人手术方面做过布局,并纷纷获得FDA认证,据说都想进入中国市场。
当然,除了这些外国公司之外,国内也有不少公司推出相关产品,如哈尔滨的思哲睿、苏州康多、北京术锐、山东威高、上海微创、杭州创世、深圳精峰等。
自2008年以来,杜志江教授一直致力于机器人外科手术。2012年,在301医院的领导下,由哈工大、天津大学、南开大学几所大学合作,在301动物实验室用手术机器人完成了动物活体实验,随后也进行了胆囊切除和全肾切除手术。
由863计划支持的中国外科机器人起步。杜志江说:“最早的项目是腹腔镜机器人,尽管这个项目在动物实验完成后就可以结束了。但是在刘老师的鼓励下,我们继续对该系统进行临床方面的研究。
同时,他也承认,第一代机器人的设计和开发完全参考了工业机器人的设计和开发。此后,在医生的参与下,他们给出了许多指导,如以前很多东西不能用于临床,消毒很难解决,实时性等问题。为解决这些临床问题,研究小组重新设计了整个系统,包括手术装置,控制台,控制系统等。
与此同时,他谈到,国内的第一代医疗机器人很有创新,但临床还不能使用。那时,每个人都用工科思维做机器人,对于医生需要什么,病人需要什么,完全没有概念。他举了个例子,“我们不知道病在哪里,如何辅助医生,也不知道手术过程中,医生真正用器械完成了什么动作等等。
国产医疗机器人面临的问题
同时,杜志江教授还介绍了多年来在制作机器人手术过程中所观察到的一些情况,他主要分为三个方面。
第一:创新与临床需求的关系。他认为机器人研究创新势在必行,但必须与临床需要相结合,而不能从工科思维出发,为创新而创新,这样的话,最终无法在临床上走下去。
第二:医生在临床上有很多需求,如主从操作,多臂协同;切口位置要求放松;快摆位,缩短准备时间;界面统一,能快速切换。
举例来说,他以临床需求为例,说明了内窥镜手术机器人在手术过程中的性能要求。
在手术过程中不能让医生考虑机器人向前、向后、他只考虑如何做手术,主手必须完成医生的感知输入,所有动作都是下意识的,要识别出来。
就系统性能而言,刚开始机器人手术的实时性并不理想。实时性影响操作的流畅性,流畅性影响患者的安全,必须保证实时性。而且你直接问医生有多高的实时性能满足要求,他们也说不出来,只能通过感觉,不同的医生有不同的感受。有些人性子急,手术速度很快,有些人手术速度稍慢,所以,对实时性要求不一样。在系统层面上,主从操作的延迟比较要达到医生最快的要求。
就RCM机械手的性能而言,医生做手术时,腹壁受到的损伤是有的,如果做得不好,对病人的伤害会很大,所以外科机器人在设计时要考虑不动点位置的准确性、最大运动空间和摆位时间等问题。
其次是标准问题,工业机器人和医疗机器人的标准不一样。其中,工业机器人多为人机分离,医疗机器人则是人机协同,从需求到状态都发生了根本性的变化,因此需要新的标准加以规范。实际上,不仅仅是医疗机器人,工业机器人也正在从安全、工作理念等方面制定新的标准,医疗机器人也要做相应的标准。
现在国际机器人标准有ISO,IEC等,最近也有联合工作小组,最初叫JWG9,后来又拆分为JWG35和36,其中35是针对外科机器人标准,36是做康复机器人标准的。-77和-78是现有的两个标准。
第三:是智慧如今,机器人不能没有智能,但是医疗机器人的智能可能会更加谨慎。那一年,JWG9发布了T2,叫做60001-4-1,这也是发布的。事实上,它将医疗机器人的智能分为16级、2级、4级,按照现在从检验、诊断、决定手术方案、执行四大步骤,由谁来完成,到底是人还是机器,由机器完成代表水平高,由人完成,由机器完成,由人完成,由人来完成,由机器完成的四个过程,按照现在的检验,诊断,决定手术方案,执行,这四大步骤由谁来完成,到底是人还是机器,由机器完成的代表水平高,由人完成,由机器完成,按现在的四个过程来看,由谁来完成根据这个分类,达·芬奇属于第八级,执行层是由机器来完成。
但如今许多研究离临床还差得很远,智能水平却已达15级,从检验开始就是自助完成,但这类系统真正进入临床还有很远的距离。
智慧度与风险等级并不直接相关,但影响了风险控制过程。并非说智慧高风险就高,但需要控制。在引入智能之后,如何对操作人员与设备件共同负责的划分就显得尤为重要,这涉及到政策层面和法律层面,这都是需要关注的问题,无法真正在临床上引用智能,需要条规加以规范。
总结
当前外科手术机器人已成为临床的刚性需求,医生对此十分感兴趣,其形态与技术特征不依赖于工科思维,而依赖于临床需求和用户反馈,此外,智能化也是目前人们所关心的问题,但不能为了追求智能而智能。
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