《電子技術(shù)應(yīng)用》
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Moshe Shoham:未來(lái)機(jī)器人進(jìn)入人體后可進(jìn)行自組裝

2018-08-21

  8月18日消息,2018世界機(jī)器人大會(huì)擬于8月15日至19日在北京亦創(chuàng)國(guó)際會(huì)展中心舉行,。大會(huì)以“共創(chuàng)智慧新動(dòng)能 共享開(kāi)放新時(shí)代”為主題,,由“論壇”、“博覽會(huì)”,、“大賽”、“地面無(wú)人系統(tǒng)展示活動(dòng)”四大版塊構(gòu)成,。 本屆大賽匯聚了來(lái)自美國(guó),、俄羅斯、德國(guó),、日本,、以色列等全球近20個(gè)國(guó)家和地區(qū)的1萬(wàn)余支賽隊(duì)和數(shù)百名頂尖專家,共計(jì)超過(guò)5萬(wàn)多名參賽選手同臺(tái)競(jìng)技,。

  以色列理工大學(xué)教授,、以色列Mazor手術(shù)機(jī)器人公司創(chuàng)始人、美國(guó)國(guó)家科學(xué)院外籍院士Moshe Shoham進(jìn)在論壇上發(fā)表了題為“醫(yī)療機(jī)器人市場(chǎng)現(xiàn)狀及未來(lái)前景”的演講,。

  以下為演講全文:

  非常榮幸來(lái)到這里參加世界機(jī)器人大會(huì),,我來(lái)自一個(gè)非常小的國(guó)家,昨天我了解到中國(guó)是以色列面積的340倍,,希望我們的發(fā)明和想法會(huì)對(duì)你們有吸引力,。

  醫(yī)療機(jī)器人主要包括三個(gè)方面:外科手術(shù)、康復(fù)和體內(nèi)設(shè)備,,即非常小的可進(jìn)入體內(nèi)的機(jī)器人,。比如外科手術(shù)方面,大家都知道達(dá)芬奇系統(tǒng)可通過(guò)屏幕看到具體動(dòng)作,,這是阿爾戈醫(yī)療技術(shù)公司打造的可令人重獲行走能力的康復(fù)機(jī)器人,,可以幫助殘疾女孩完成馬拉松,雖然花了三天的時(shí)間。這是著名的達(dá)芬奇系統(tǒng),,也是一個(gè)多向安裝系統(tǒng),,每年大概有100萬(wàn)的外科手術(shù)量,市場(chǎng)價(jià)值是400億美元,,主要應(yīng)用領(lǐng)域是微創(chuàng)手術(shù),,但有很多的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,而且有數(shù)千項(xiàng)的自有和授權(quán)專利,,但目前也有很多的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,。有些對(duì)手很有可能進(jìn)入達(dá)芬奇系統(tǒng)同樣的領(lǐng)域當(dāng)中,可以看到它的一些競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,。

  商用醫(yī)療機(jī)器人在神經(jīng)外科,、整形外科、心臟外科,、放射療法等等,,這些都是目前這個(gè)領(lǐng)域的一些系統(tǒng)。現(xiàn)在有些機(jī)器人可以進(jìn)入腔內(nèi)工作,,但現(xiàn)在沒(méi)有太多的公司真的能夠把醫(yī)療機(jī)器人商用,,沒(méi)有太多的公司能夠把這種機(jī)器人用在全世界每日的工作當(dāng)中。

  達(dá)芬奇系統(tǒng)是遠(yuǎn)程操作,,實(shí)際上是復(fù)制外科醫(yī)生的手部動(dòng)作,,它的動(dòng)作和力量都是可以調(diào)節(jié)的,所以就是遠(yuǎn)程操作,,其它的系統(tǒng)可能是以影像為基礎(chǔ)的,,也就是在做手術(shù)之前已經(jīng)做完了規(guī)劃,在做手術(shù)的過(guò)程當(dāng)中機(jī)器人會(huì)引導(dǎo)遵循你的事先規(guī)劃,。

  這是基于影像和圖像的,,或者是基于事前規(guī)劃的操作,不是遠(yuǎn)程操作,。來(lái)自法國(guó)的MediTech ROSA是用于神經(jīng)外科,,也是在大腦當(dāng)中進(jìn)行精確定位。這是膝關(guān)節(jié)置換手術(shù),,外科醫(yī)生和機(jī)器人進(jìn)行協(xié)作,,如果出現(xiàn)了外科醫(yī)生的手術(shù)工具超出了合理范圍的話,機(jī)器人會(huì)做出制止,。

  怎么來(lái)看過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)的醫(yī)療機(jī)器人,?過(guò)去首先要把人的身體切割開(kāi)來(lái),,然后才能進(jìn)行手術(shù),今天我們首先要用影像學(xué)的方法進(jìn)行觀察,然后再進(jìn)行切割,。我們的想法是未來(lái)首先觀察,,然后做計(jì)劃,讓機(jī)器人事先你的計(jì)劃,,事先的方式會(huì)比人手更好,,這是我們的愿景。

  下面給大家看一看我們開(kāi)發(fā)的機(jī)器人:左邊是達(dá)芬奇系統(tǒng),,右邊是MACO系統(tǒng),。

  這里做的是臀部置換手術(shù),我們開(kāi)發(fā)的是一個(gè)很小的機(jī)器人,,相比其它的相關(guān)機(jī)器人要小一些,,因?yàn)榭梢晕赵谝粋€(gè)人的手里。為什么要做得這么小呢,?我們要讓機(jī)器人進(jìn)入脊柱,,脊柱有很多神經(jīng)血管不能輕易碰到,要想讓機(jī)器人做這樣的工作,,會(huì)比外科醫(yī)生的手做得更好一些,,所以這是我們的一個(gè)應(yīng)用。

  這是脊柱融合手術(shù),,可以看到里面打入了一些螺絲釘,,它的空間是非常小的,如果超出這個(gè)范圍的話就會(huì)破壞脊柱,,病人就會(huì)癱瘓,。可以看到這個(gè)人因?yàn)橹踩敫斿e(cuò)誤導(dǎo)致癱瘓,,也就是說(shuō)如果是徒手植入這種根釘大概有10%的概率錯(cuò)位,,3%-5%的病人會(huì)因此終身癱瘓,所以要讓機(jī)器人把根釘放入正確的位置,,相信機(jī)器人會(huì)比人更精確,。

  這個(gè)系統(tǒng)左邊叫做工作站,下面的是Spine Assist,。希望這種植入首先做好計(jì)劃,,右邊是由機(jī)器人來(lái)引導(dǎo)??梢钥吹綑C(jī)器人有一個(gè)手臂,,根據(jù)之前計(jì)劃好的軌跡引導(dǎo)外科醫(yī)生。

  機(jī)器人在應(yīng)用中主要有三個(gè)優(yōu)點(diǎn):更加精確,、微創(chuàng),,侵入是非常少的,,而且大量減少了輻射,因?yàn)闄C(jī)器人只要在手術(shù)開(kāi)始的時(shí)候使用X光,,手術(shù)過(guò)程當(dāng)中是不需要X光的,,因?yàn)橹浪奈恢煤退能壽E。目前全球的臨床應(yīng)用很多國(guó)家都安裝了,,包括在中國(guó),,已經(jīng)有超過(guò)3.5萬(wàn)例,同時(shí)也有22萬(wàn)的植入物,,我們要看的是大概一半都是做的微創(chuàng)手術(shù),,平常只有12%是微創(chuàng)的方法。

  下面介紹一下我們的天機(jī),,到了2018年1月已經(jīng)完成了2,,000多項(xiàng)整形手術(shù),做的和我們公司是一樣的,。這是針對(duì)帕金森癥的患者治療,,安裝于頭部的機(jī)器人,我們已經(jīng)做了幾千個(gè)這樣的案例,,另外也有很多的文獻(xiàn)是關(guān)于這個(gè)系統(tǒng)的精確度,。另外一個(gè)系統(tǒng)是在臨床實(shí)驗(yàn)當(dāng)中,效果是很好的,,這是適用于筋皮療法的靈活導(dǎo)針,。

  大家知道每天我們都需要把一根針?lè)诺骄_的位置,比如這是脊髓麻醉和應(yīng)急麻醉,,但即便把針向著你所確定的方向插入,,由于人體組織器官的靈活度,可能因?yàn)樽冃螌?dǎo)致不能刺中,,所以必須要非常精確,。這是人的肺部的例子,可以看到插入的例子,,理想的外科手術(shù)醫(yī)生希望能夠進(jìn)入,,因?yàn)槔锩鏁?huì)有骨骼和其它組織,這種針是無(wú)法彎曲的,,所以必須確保取出來(lái)再去插入另外一根針達(dá)到理想的位置,。

  這里我們需要使用一種柔性的針,和傳統(tǒng)的不同,,屬于非常靈活的,、柔性的針,并且能夠驅(qū)動(dòng)針頭的部分,,甚至可以實(shí)現(xiàn)彎曲,,遇到任何組織,、任何骨骼的時(shí)候都沒(méi)有問(wèn)題,能夠達(dá)到預(yù)計(jì)的目標(biāo),。CT掃描下的例子可以看到整個(gè)手術(shù)過(guò)程,綠色部分標(biāo)出了想要碰觸的地方,,紅色的是不想要碰觸的地方,,機(jī)器人可以使用這樣的一種彎曲的模式實(shí)現(xiàn),并且躲避所有的障礙物達(dá)到目標(biāo),。這并不是直覺(jué)性的,,一些人類的外科手術(shù)醫(yī)生也無(wú)法去做,可能你想讓它去左邊,,但它去右邊了,,所以取決于組織的柔軟度以及插入的深度,做起來(lái)是非常復(fù)雜的事情,。

  這里可以看到其中的一些結(jié)果,,比如可以達(dá)到這個(gè)目標(biāo),誤差是低于1毫米的,,有些時(shí)候肺癌的治療過(guò)程當(dāng)中癌細(xì)胞太小了,,所以沒(méi)有辦法進(jìn)行活檢樣本的抓取,需要等到稍微長(zhǎng)大一點(diǎn)才能進(jìn)行活檢,,患者的存活率也是和癌癥發(fā)現(xiàn)是否及時(shí)非常相關(guān),,希望能夠通過(guò)機(jī)器人進(jìn)行抓取活檢,更早地發(fā)現(xiàn)這種疾病,。

  綠色部分是目標(biāo)進(jìn)入的地方,,不希望進(jìn)入的是紅色部分,也可以看到整個(gè)軌跡,,也可以看到機(jī)器人如何把針插入進(jìn)去,。目前已經(jīng)碰觸到了這個(gè)目標(biāo),而且目標(biāo)是在移動(dòng)的,,可以一直跟隨,、追蹤這個(gè)目標(biāo),這也是人類做不到的,,只能是由機(jī)器人來(lái)完成,。

  這是另外一個(gè)例子,就是可以到達(dá)2毫米的目標(biāo),。要是看整體手術(shù)過(guò)程的演進(jìn),,過(guò)去是開(kāi)放型的手術(shù),現(xiàn)在想做微創(chuàng)型的手術(shù),,未來(lái)我們希望機(jī)器人能夠做這種很小的機(jī)器人,,機(jī)器人能夠進(jìn)入人的身體進(jìn)行手術(shù),。昨天也有講到小型、微型機(jī)器人如何完成這種手術(shù),,未來(lái)前景非常大,,因?yàn)榭梢宰龌顧z,包括進(jìn)行輻射檢查等等很多任務(wù),。

  下面給大家看一個(gè)非常小的機(jī)器人,,現(xiàn)在已經(jīng)有一家企業(yè)在做這個(gè)產(chǎn)品了,大概是有1毫米直徑的大小,。如果對(duì)比人的手指尖,,或者對(duì)比人的眼睛,可以看到這是非常小的,。好像一個(gè)小蟲子,,只有1毫米大小,但可以通過(guò)非常小的人類體內(nèi)管道,,如果是這么小的東西在體內(nèi),,加上一些想象力,達(dá)到可以進(jìn)入人體的大小,。

  這是腦積水的疾病,,很多時(shí)候都是小孩,就是在他的大腦內(nèi)存在腦脊液非正常累積,,可能需要去置換這部分的腦脊液,。有些人要在十五年當(dāng)中更換十次,每次都要進(jìn)行開(kāi)顱手術(shù),,我們需要做的是植入一個(gè)非常小的機(jī)器人,,進(jìn)入到腦室當(dāng)中,從而能夠保持不會(huì)出現(xiàn)這種堵塞的問(wèn)題,,現(xiàn)在也仍然處于臨床實(shí)驗(yàn)的階段,。有些已經(jīng)是商業(yè)產(chǎn)品了,還有一些是孵化器和研發(fā)階段,,再就是科幻項(xiàng)目,,類似接近科幻非常小的產(chǎn)品,也可以進(jìn)入人的體內(nèi),。這是歐洲撰寫的,,醫(yī)療機(jī)器人方面有很大的機(jī)會(huì)能夠領(lǐng)先世界,也會(huì)在這個(gè)部分大量投資,,以色列和歐洲一共有15個(gè)合作伙伴項(xiàng)目,,我們也是其中之一,希望能夠推進(jìn)這個(gè)項(xiàng)目。

  這是美國(guó)從互聯(lián)網(wǎng)到機(jī)器人的路徑圖,,要到2019年實(shí)現(xiàn),,包括列舉的大學(xué)。文章中提及五年的時(shí)間將更好地使用機(jī)器人進(jìn)行微創(chuàng),,那個(gè)時(shí)候是2009年,,現(xiàn)在我們可能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這個(gè)目標(biāo),十年以后就會(huì)有游泳式的微型機(jī)器人,,現(xiàn)在可能還沒(méi)有實(shí)現(xiàn),,十五年以后就會(huì)有完全自動(dòng)化的外科手術(shù)輔助機(jī)器人,現(xiàn)在還達(dá)不到完全自動(dòng)化,,但這是我們前進(jìn)的方向。

  未來(lái)可能會(huì)有自組裝的機(jī)器人,,能夠進(jìn)入人體進(jìn)行自組裝,,這是一個(gè)非常了不起的目標(biāo),就是從非常小的,,并且在體內(nèi)自己形成機(jī)器人來(lái)完成工作,。

  總結(jié)一下,現(xiàn)在有大量的研究機(jī)構(gòu)都有關(guān)于醫(yī)療機(jī)器人的項(xiàng)目,,這個(gè)數(shù)字還在不斷增加,,上百家的大學(xué)和高校都在這樣做,只有一些做到了真正能夠放到手術(shù)室當(dāng)中,,可能不超過(guò)十家公司,,很少有公司能夠主導(dǎo)市場(chǎng),這些新的企業(yè)正在等待專利繼續(xù)開(kāi)發(fā),,也有一些成功的體外機(jī)器人的應(yīng)用,,比如Notes,還有很多體內(nèi)機(jī)器人的研究,,就是能夠進(jìn)入身體內(nèi),,但還沒(méi)有任何一款正在商用。結(jié)論就是,,現(xiàn)在這個(gè)領(lǐng)域是敞開(kāi)的,,未來(lái)也會(huì)有很大的發(fā)展,非常希望大家能夠加入進(jìn)來(lái),。

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