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玩轉(zhuǎn)“柳葉刀” 國(guó)產(chǎn)醫(yī)療機(jī)器人正走向臨床
關(guān)鍵字: 醫(yī)療機(jī)器人、國(guó)產(chǎn)據(jù)科技日?qǐng)?bào)8月8日?qǐng)?bào)道,我國(guó)國(guó)產(chǎn)醫(yī)療機(jī)器人正走向臨床,實(shí)現(xiàn)玩轉(zhuǎn)“柳葉刀” 。
“達(dá)芬奇”并不是手術(shù)機(jī)器人的鼻祖?!暗谝焕龣C(jī)器人輔助外科手術(shù)于1985年進(jìn)行,當(dāng)時(shí)是利用工業(yè)機(jī)器人穩(wěn)定患者頭部,便于神經(jīng)外科手術(shù)鉆孔和將組織取樣針插入指定位置?!敝袊?guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所復(fù)雜系統(tǒng)管理與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員譚民在《機(jī)器人技術(shù)研究進(jìn)展》中介紹。
如同“阿爾法狗”帶動(dòng)了AI產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,“達(dá)芬奇”讓人們認(rèn)同機(jī)器人輔助外科手術(shù),并大大助推了醫(yī)療與康復(fù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
近日,有研究報(bào)告顯示,智慧醫(yī)療機(jī)器人的應(yīng)用日益廣泛,并成為醫(yī)療行業(yè)中關(guān)注的熱點(diǎn)。全球智慧醫(yī)療機(jī)器人市場(chǎng)保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋醫(yī)療手術(shù)、康復(fù)運(yùn)動(dòng)、醫(yī)護(hù)輔助和醫(yī)療后勤等多個(gè)門類。此前有專家介紹,目前,國(guó)外醫(yī)療機(jī)器人的占有率正逐步降低,我國(guó)的醫(yī)療機(jī)器人正在進(jìn)入市場(chǎng)。
血管介入機(jī)器人已練就敏銳觸覺(jué)
人們熟知的機(jī)器人是笨重的,如何讓這些鋼鐵家伙扛得起“大包”,又玩得轉(zhuǎn)“柳葉刀”呢?這條“跨界”路上,敏銳的感知、實(shí)時(shí)的信號(hào)、最優(yōu)化的處理一個(gè)也不能少。
與“達(dá)芬奇”機(jī)器人的功能不同,另一種機(jī)器人需要更敏銳的觸覺(jué),來(lái)迎接另一種場(chǎng)景的艱巨考驗(yàn)。血管是遍布全身、形態(tài)各異的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),而血管介入機(jī)器人能夠在血管中穿行、輔助醫(yī)生完成血管介入手術(shù),練就了當(dāng)之無(wú)愧的敏銳技藝。
血管介入手術(shù)需要在專門的導(dǎo)管室中進(jìn)行。由于需要X射線成像,才能操作導(dǎo)管、導(dǎo)絲等介入器械,過(guò)去醫(yī)生在手術(shù)過(guò)程中必須身穿沉重的鉛衣。在手術(shù)過(guò)程中需要頻繁調(diào)整角度、病人位置并注射造影劑,手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)。長(zhǎng)期在導(dǎo)管室中工作還易出現(xiàn)脊柱病、白內(nèi)障甚至癌癥等職業(yè)病。
危險(xiǎn)的地方讓機(jī)器人代勞。目前多個(gè)國(guó)家已經(jīng)研制了導(dǎo)管介入手術(shù)的輔助機(jī)器人,典型的功能是針對(duì)冠狀動(dòng)脈狹窄,輔助醫(yī)生遞送導(dǎo)管、導(dǎo)絲、支架等介入器械。
在血管里穿行,每行進(jìn)一毫米都要微米不差:經(jīng)過(guò)主動(dòng)脈,必須快速通過(guò),以減少X射線和造影劑的使用。經(jīng)過(guò)狹窄病變部位,需要高精度操作才能使導(dǎo)絲或?qū)Ч艽┻^(guò)狹窄病變。
高精準(zhǔn)度、速度、策略在機(jī)器人“養(yǎng)成”的過(guò)程中一個(gè)也不能少?!把芙槿胧中g(shù)中,醫(yī)生手指搓捻導(dǎo)絲時(shí),手指關(guān)節(jié)的屈伸角度和推送導(dǎo)絲時(shí)手部的空間位置及方位都是影響手術(shù)成功的關(guān)鍵因素?!敝袊?guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所復(fù)雜系統(tǒng)管理與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究人員奉振球說(shuō),為此研究團(tuán)隊(duì)利用光纖數(shù)據(jù)手套,通過(guò)對(duì)人手骨骼和手指關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的分析,提出了一種手指屈伸角度識(shí)別的方法,建立了手指屈伸角度與數(shù)據(jù)手套輸出的映射關(guān)系。
“我們根據(jù)這個(gè)方法,解決了數(shù)據(jù)手套輸出實(shí)用性不明確的問(wèn)題,進(jìn)行了屈伸角度實(shí)驗(yàn)并驗(yàn)證了方法的有效性。還通過(guò)引入電磁跟蹤傳感器,對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)手套進(jìn)行改良。”奉振球說(shuō),這將彌補(bǔ)目前的血管介入機(jī)器人缺少觸覺(jué)反饋或者觸覺(jué)反饋不夠精細(xì)的缺陷,使得醫(yī)生在機(jī)器人的操作端擁有真實(shí)精細(xì)的觸覺(jué)。
康復(fù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)??焖僭鲩L(zhǎng)
有調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,全球醫(yī)療機(jī)器人的市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將從2016年的49億美元以21.1%的年復(fù)合增長(zhǎng)率擴(kuò)大到2021年的128億美元,其中,手術(shù)機(jī)器人的規(guī)模最大,康復(fù)機(jī)器人的增速最快。
如果說(shuō)手術(shù)機(jī)器人是“玩轉(zhuǎn)柳葉刀”的“好把式”,那么康復(fù)機(jī)器人就是會(huì)“懸絲診脈”的“知心人”。
“患者的運(yùn)動(dòng)意圖和實(shí)際的運(yùn)動(dòng)能力都要兼顧到?!敝袊?guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所復(fù)雜系統(tǒng)管理與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員彭亮說(shuō),為了完成機(jī)器和人的“交互”,可以通過(guò)反映患者運(yùn)動(dòng)意圖的表面肌電信號(hào),將數(shù)據(jù)經(jīng)頻率振蕩器“虛擬”成肌肉節(jié)律性收縮,康復(fù)機(jī)器人感受到振蕩器就能輔助患者執(zhí)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練了。
康復(fù)機(jī)器人可以讀取肌電數(shù)據(jù),那么患者的肌電信號(hào)與連續(xù)的運(yùn)動(dòng)或力/力矩之間如何對(duì)應(yīng)呢?這是康復(fù)機(jī)器人能夠“懸絲診脈”的關(guān)鍵,因此需要建立兩者之間的動(dòng)態(tài)模型。
在前不久的中國(guó)醫(yī)療機(jī)器人翠湖論壇上,中國(guó)康復(fù)研究中心神經(jīng)內(nèi)科主任趙軍介紹了偏癱步態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析及康復(fù)訓(xùn)練動(dòng)作的設(shè)計(jì)的研究工作。他表示,為了將臨床經(jīng)驗(yàn)無(wú)限接近地傳遞給機(jī)器人,臨床工作需要“數(shù)據(jù)化”,例如結(jié)合先進(jìn)的動(dòng)作捕捉、足底壓力及表面肌電采集等技術(shù),從關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)、動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)、肌肉活動(dòng)等多方面對(duì)腦卒中偏癱患者進(jìn)行更全面和精細(xì)的步態(tài)分析,根據(jù)分析結(jié)果設(shè)計(jì)更加科學(xué)和有針對(duì)性的康復(fù)訓(xùn)練動(dòng)作。
“一款康復(fù)機(jī)器人醫(yī)療為什么這樣行、那樣不行,需要深入的理論基礎(chǔ)和機(jī)理的研究,基礎(chǔ)來(lái)自臨床?!敝锌圃鹤詣?dòng)化所副所長(zhǎng)戰(zhàn)超表示,做康復(fù)機(jī)器人需要與臨床研究的深入結(jié)合,少不了醫(yī)院與研究院的“院院聯(lián)合”,在理論基礎(chǔ)的指引下,才能生產(chǎn)出經(jīng)得起患者和市場(chǎng)檢驗(yàn)的機(jī)器人。
從實(shí)驗(yàn)室到臨床期待“臨門一腳”
“達(dá)芬奇”機(jī)器人的成功一定程度上得益于其被FDA批準(zhǔn)進(jìn)入臨床,目前全球正在使用的約有4000余臺(tái)。對(duì)于醫(yī)療器械來(lái)說(shuō),拿到生產(chǎn)許可證是其得以進(jìn)入市場(chǎng)的“臨門一腳”。
2016年11月16日,天智航公司取得了國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局(CFDA)頒發(fā)的手術(shù)機(jī)器人醫(yī)療器械注冊(cè)許可證,成為國(guó)際上唯一能夠開(kāi)展創(chuàng)傷骨科、脊柱外科手術(shù)的骨科機(jī)器人系統(tǒng)。
2018年6月26日,大艾公司旗下的外骨骼機(jī)器人獲得CFDA注冊(cè)證,成為中國(guó)首個(gè)通過(guò)CFDA認(rèn)證的下肢外骨骼機(jī)器人,是實(shí)行第二類創(chuàng)新醫(yī)療器械“綠色通道”審評(píng)審批政策后全國(guó)第一個(gè)二類創(chuàng)新醫(yī)療器械。
隨著科技成果轉(zhuǎn)化制度的完善與健全,各科研院所相繼出臺(tái)了轉(zhuǎn)化細(xì)則,讓基礎(chǔ)研究成果得以轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品,有渠道擁抱市場(chǎng)。擁有科研院所“血脈”的創(chuàng)新引領(lǐng)者們逐步走向市場(chǎng),推進(jìn)原創(chuàng)成果的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化。“我們的血管介入機(jī)器人是在中科院自動(dòng)化所十多年積累的基礎(chǔ)上自主研制出來(lái)的,經(jīng)過(guò)了實(shí)驗(yàn)室原理樣機(jī)到產(chǎn)品樣機(jī)的轉(zhuǎn)變,通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新解決了目前國(guó)外產(chǎn)品還存在的一些不足。”奉振球說(shuō)。
目前,中國(guó)的醫(yī)療機(jī)器人產(chǎn)品從實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入臨床仍有很長(zhǎng)的路要走,包括在臨床試驗(yàn)中驗(yàn)證它的安全性和有效性,隨后進(jìn)行注冊(cè)審批?!夺t(yī)療器械優(yōu)先審批程序》于2017年1月1日起施行。針對(duì)一部分具有明顯臨床優(yōu)勢(shì)的境內(nèi)三類和進(jìn)口二、三類醫(yī)療器械注冊(cè)申請(qǐng)實(shí)施優(yōu)先審批,這為各類優(yōu)質(zhì)醫(yī)療器械的快速普及帶來(lái)極大的推動(dòng)力。
有資料顯示,哈工大在腹腔鏡、骨科、介入手術(shù)等領(lǐng)域開(kāi)展研究,中科院自動(dòng)化所、沈陽(yáng)所、深圳院等在血管介入、骨科等領(lǐng)域開(kāi)展研究,天津大學(xué)在腹腔鏡、顯微外科等領(lǐng)域開(kāi)展研究,北京理工大學(xué)在軟組織穿刺、顱頜面外科等領(lǐng)域開(kāi)展研究,復(fù)旦、浙大等也都在醫(yī)用機(jī)器人方面開(kāi)展了研究。其中有不少獲得了融資,開(kāi)啟了機(jī)器人的進(jìn)入市場(chǎng)之路。
- 原標(biāo)題:玩轉(zhuǎn)“柳葉刀” 國(guó)產(chǎn)醫(yī)療機(jī)器人正走向臨床
- 責(zé)任編輯:張大衛(wèi)
- 最后更新: 2019-08-08 17:53:48
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