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    硬核驅動醫療機器人舉步生風

    來源:醫藥經濟報 更新時間:2024/1/16
    提起醫療機器人,人們首先會想起美國的達·芬奇手術機器人,該產品自三十年前上市至今,已成為世界各大醫院最重要的外科專業手術器械之一。據外媒報道,達·芬奇手術機器人迄今為止累計全球銷售額高達數百億美元。繼手術機器人之后,國外廠商又相繼推出骨科機器人、康復機器人、護理機器人和類似機器人新產品,它們上市后很受醫療與康復部門的歡迎。

    醫療機器人既是高端智能醫療裝備的代表,也是“制造業皇冠頂端的明珠”。為提升產業服務能力,助力“健康中國”建設,我國工業和信息化部、國家藥監局等十部委共同制定發布《“十四五”醫療裝備產業發展規劃》,其中提到要加速開發國產智能醫療機器人項目(包括智能手術機器人、智能康復機器人和外骨骼機器人系統等)。隨著我國信息化技術的日新月異,醫療機器人產業的發展也隨之提速。審視全球,目前人工智能技術、人因工程學、空間定位技術、遙控操作技術、虛擬現實/增強現實技術在醫療機器人領域的應用極其廣泛。

    人工智能技術

    人工智能技術以數據、算法、算力三大技術為核心。體現在醫療機器人領域,即以海量醫療數據、成熟的深度學習算法和GPU算力作為核心支撐。

    在醫用影像機器人方向,人工智能技術通過圖像配準、圖像融合、圖像分割、三維醫用圖像可視化等手段進行多模影像處理;在手術機器人方向,人工智能技術主要應用于智能手術規劃與機器人導航定位系統;在康復機器人方向,人工智能技術主要應用于多傳感器數據融合、步態預測與步態規劃、腦肌電采集與意圖識別等。

    人因工程學

    人因設計是醫療機器人安全有效性的重要組成部分,也是手術機器人和康復機器人技術審評中的重要考量點,應基于醫用機器人的預期用途、使用場景、核心功能,分析并控制產品使用風險。此外,還應結合用戶和使用場景設計用戶接口,不能脫離安全有效性孤立地進行人因設計。用戶接口是指用戶與醫療器械人機交互的全部對象及方式,包括醫療器械的形狀與尺寸、顯示反饋、連接組裝、操作控制、說明書與標簽等。

    2023年10月30日,國家藥監局醫療器械技術審評中心發布的《醫療器械人因設計注冊審查指導原則(征求意見稿)》完成第二次公開征求意見。

    空間定位技術

    在手術過程中,病灶組織和手術器械的實際位置是手術導航系統的重要數據??臻g定位技術可更新虛擬手術界面中器械的位置,輔助醫生準確操作,也可作為機器人運動的位置反饋,形成高精度的位置閉環控制。

    目前,醫療機器人的空間定位系統多采用光學定位與電磁定位兩種方式。光學定位主要應用于骨科手術機器人、神經外科手術機器人與種植手術機器人,電磁定位主要應用于微創介入類手術機器人。對于醫療機器人的定位導航系統,在注冊申請的研究中需描述定位精度、定位距離等相關性能指標。

    遙控操作技術

    遙控操作是指操作者對主操控器發出指令,以完成對遠端或特殊環境中機械結構的遠距離操控。主要應用于手術機器人的操作控制。醫生可通過主從遙控操作多條高自由度的機械臂運動,使操作空間變大、靈活性得到提升。

    此外,遙控操作還可用于遠程醫療。隨著5G時代的到來,現代通訊技術具有的容量大、速率高、低延時特點,可以為遠程手術提供強有力的技術支持。主從遙控操作控制的手術機器人在醫療器械型式檢驗中,應按照相應標準,對主從控制設備精度和延遲時間進行試驗驗證。

    VR&AR技術

    虛擬現實(VR)與增強現實(AR)是康復機器人應用與發展中的一項重要技術。VR主導的康復訓練模式具有安全、可反饋、可控特點,并展現出強大的交互性、想象性和沉浸性,通過提供有趣的交互功能,幫助患者完成枯燥單一的重復性康復訓練,激勵和提高患者訓練主動性。

    AR技術還可應用于手術機器人的規劃與導航。在手術規劃系統中,使用AR技術,將患者的關鍵信息注冊到現有人體模型中,醫生可以直觀地觀察并設計手術路徑;在手術導航系統中,借助AR技術,將術前拍攝的患者3D模型數據注冊疊加到患者病灶區,可更加直觀地觀察病灶區組織結構等信息,避免醫生在導航屏幕與病灶區之間的視野轉換。

    伴隨“元宇宙醫學”概念的提出,VR、 AR技術將進一步與醫療機器人融合,促進醫療機器人產品的大踏步發展。

    總而言之,在未來十年里,全新的醫療機器人將徹底改變現有醫療模式。

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