工業機械臂演變到醫療機器人，但我國的醫療機器人你知道哪些？

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醫療外科機器人都是由工業機器人演變而來的

你信嗎?

早期的醫療外科機器人系統大多採用工業機器人平台。1985 年出現了採用 Puma260 工業機器人來完成腦組織活檢中探針的導向定位。1989 年，英國的皇家學院機器人技術中心利用改進的 6 自由度 Puma 機器人，開展了前列腺切除術，大大縮短了手術操作時間。

1999 年，德國 Orto Maquet 公司研製了 CASPAR 機器人系統，採用 Stabubli RX90 工業機器人，用於全髖或全膝關節置換術中的骨骼磨削，以及前交叉韌帶重建術的隧道入點定位，磨削精度達到了 0.10 mm。

在國內，1997 年北京航空航天大學和解放軍海軍總醫院聯合研製了基於 Puma262 的腦外科機器人輔助定位系統，並成功開展了臨床應用，填補了我國醫療外科機器人研究的空白。

醫療機器人發展歷史圖

雖然一說到醫療機器人，很多人的腦海就出現達芬奇手術機器人，但今天小編給大家介紹我國的幾款醫療機器人。

1997：神經外科，Remebot

神經外科手術一直存在手術空間小、定位困難等痛點。立體定向儀的發明是為了輔助醫生準確定位患者頭部病灶，同時充當手術操作平台。醫生用四顆螺釘將框架固定在患者頭部，通過空間坐標換算出病灶位置，手術器械則裝載於框架結構上。

該技術已被廣泛應用於腦腫瘤、膿腫和血腫的手術治療中，由於手術創傷較開顱手術而言小一些，患者多數願意接受這種治療方法。

神經外科手術機器人 Remebot 是基於立體定向的思路，手術中機器人的計算機軟體系統、機械臂和攝像頭分別充當「腦」、「手」、「眼」，協作實現兩個核心功能：

一是將醫學影像三維呈現，輔助醫生更加清晰全面地觀察病灶，完成手術規劃；

二是按命令軌跡運動將安裝在其末端的手術器械準確送達患者頭部病灶點；

三是按指令軌跡帶動手術器械運動完成輔助操作任務。 通過機器人自動定位，無需再使用框架定位，減輕患者痛苦，提高手術精準度。

目前，Remebot 已成功應用於臨床，搭載不同的手術器械可進行活檢、抽吸、毀損、移植、放療等操作，適用於12類近百種神經外科疾病，涵蓋腦出血、腦囊腫、帕金森病、癲癇、三叉神經痛等。

2005：雙平面骨科機器人，天智航

雙平面骨科機器人是由北京航空航天大學和北京積水潭醫院合作研發的機器人系統， 主要適用於股骨頸空心釘內固定術，骨盆骶髂關節螺釘內固定術等骨科手術，解決傳統手術中需要反覆X射線透視、定位困難和操作缺乏穩定性等問題。

在針對骨盆骨折、長骨骨折等複雜部位骨折患者的螺釘固定術中，機器人可以在髓內釘插入長骨髓腔之後, 輔助確定遠端螺孔的位置和方向，進而提高手術精度。術中引入 C 臂實時 X 線圖像，再結合光電、電磁、機器人等不同的定位系統確定髓內釘遠端孔的位置，有效降低術中輻射。

2014，腔鏡機器人，妙手

「妙手」是類似於達芬奇的主從式腔鏡手術機器人，隸屬國家 863 計劃資助項目，主要研發團隊來自天津大學。該系統包含主操作手 (左手和右手)、從操作手 (左手和右手)、圖像系統、控制系統、各種手術器械和其他輔助器械，可以在醫生控制下完成切割、分離、剝離、縫合、打結等手術操作，科研階段已成功地對兔子頸部和腿部動脈進行了血管吻合手術。

該系統於2014年進入臨床試驗階段，最早由中南大學湘雅三醫院採用新一代「妙手S」機器人，分別為3位患者進行了胃穿孔修補和闌尾切除手術。如下圖所示，醫生通過操縱桿控制伸入患者體內的機械臂，利用末端多樣的手術器械和靈活的腕部轉動完成不同動作。

與達芬奇類似，這類主從式手術機器人對醫生而言主要有以下幾方面的價值：

手術舒適度提高，醫生可以坐姿執行腹腔鏡手術，手臂處有充分支撐，且手部抖動也會被適當減弱，避免疲勞；

成像效果好，相較傳統的腹腔鏡手術需根據視野內物體形變判斷距離，機械臂末端的攝像頭帶來的直視效果更為準確；

機械臂靈活，反饋率高，延遲微弱，可以完成各種複雜的動作，且活動範圍所受的限制小於人手。

根據天津大學機械學院院長王樹新的介紹，妙手在三個方面實現了重要突破：

一是運用了微創手術器械多自由度絲傳動解耦設計技術，解決了運動耦合問題，固定、防滑、防松，更有利於精度保持；

二是實現了從操作手的可重構布局原理與實現技術，使機器人的「胳膊」更輕，更適應手術的需要；

三是運用系統異體同構控制模型構建技術，解決了立體視覺環境下手-眼-器械運動的一致性。進入人體內部的探視鏡頭突破了人眼的極限，可以將手術視野放大數倍甚至數十倍。醫生只需通過計算機遙控，就能進行需要往常多人才能完成的手術。

就目前而言，國外醫療機器人產品也在積極拓展中國市場，如妙手的直接競爭對手達芬奇在中國的擴張速度極快，截至2015年11月，大陸和香港地區共引入了 46 台，2015年第三季度手術量實現同比 15% 的增長。

綜合來看，國內的醫療機器人產品普遍進入了高校科研和臨床試驗向產業化過渡的重要時期。以上四個產品商業化相對較快，已經稱得上業內的佼佼者。國內還有一些科研成果正在轉化，如哈爾濱工業大學研製的微創外科手術機器人系統、瀋陽自動化研究所研製的脊柱外科機器人系統等。

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