醫療機器人的應用優勢及其在診療領域的設計創新

汪 靜

（湖北三峽職業技術學院機電工程學院，湖北 宜昌 443000）

當前的時代背景下，互聯網實現了“萬物互聯”在這一過程中，“互聯網+人工智能”的浪潮席卷全球，滲透到了各個領域。在醫療領域中，以人工智能和互聯網信息技術為基礎的醫療機器人得到了廣泛的應用。所謂的醫療機器人是指具有醫務人員救護的簡單思維，能夠獨立自編制簡單操作診斷計劃，依據實際情況確定診療救護程序，然后把動作變為類似醫務人員的操作行為，并廣泛用于醫院診所的醫療或輔助醫療的智能型服務機器人。醫療機器人的出現轉變了傳統的以醫護人員為主，醫療儀器維護的診療模式。當前醫療機器人技術的發展越發成熟，在診療領域逐漸發揮出了不可替代的作用，并且有著廣闊的發展前景。通過醫療機器人的應用優勢分析，以及醫療機器人在診療領域中的設計創新應用，能夠發揮醫療機器人的價值，更好地促進醫療衛生事業的發展，從而滿足當前時代下人們對醫療衛生服務的需要。

1 醫療機器人的發展歷程

從20世紀80年代開始，機器人領域就開始向醫療領域發展，世界上第一臺由機器人完成的手術是1983年，加拿大，溫哥華開發和使用的Arthrobot機器人，這是一種髖關節置換手術機器人，在手術中取得了巨大的成功，由此拉開了機器人在醫療領域中應用的序幕。2006年5月，意大利完成了第一臺無人操作的機器人手術；而在2008年6月，德國航空航天中心開發出了第一個擁有力反饋的微創手術機器人系統；2010年9月盧布爾雅那大學醫務中心進行了一次股骨脈管系統機器人手術，這是第一次真正利用機器人獨立操作，在手術中沒有復刻人手的動作，而是在按鈕按下之后自行操作完成手術。從美國的達芬奇手術機器人獲得美國FDA認證以來，全球手術機器人市場范圍內處于壟斷地位，其開發的最新型號機器人在中國市場售價高達3，000萬元人民幣，并且每一年都要收取高昂的維護費用，此外其耗材價格也居高不下。

相較于發達國家，我國的醫療機器人發展起步相對較晚，在醫療機器人產業發展中也存在一系列問題。首先我國的醫療機器人整體發展水平較低，醫療機器人是當下服務型機器人中較為尖端的領域之一，具備較強的技術性，而由于我國醫療機器人技術發展起步較晚導致技術壁壘和資質壁壘較高，加之醫療機器人技術主要集中在北美，我國市場上的主流機器人，幾乎全部由外國生產。這使得我國機器人的相關產業存在技術薄弱，與外國機器人發展存在較大差距。除此之外，我國的醫療機器人研究，主要集中在高校或一些醫療研究所，產學研脫節現象嚴重，科技成果很難轉化為實際應用。另一方面，政策的引導以及扶持力度的不完善，弱化了醫療機器人的進一步應用和研究。當前在我國的醫療機器人行業標準方面尚缺乏完善統一的標準，同時在產業的準入和監管方面，對于醫療機器人的分類等級高，注冊審批的周期遠遠長于發達國家，總體上存在普及率低，應用商業化不足等。

隨著我國對醫療機器人的研究與應用不斷深化，當前正值醫療機器人發展的黃金時期，國家在政策上積極進行布局，加大支持力度，另一方面，醫院以及民眾對于機器人手術的認可度越來越高。由于我國醫療市場潛力巨大，醫院需求缺口大，越來越多的醫療機構和研究所以及高校對醫療機器人行業表現出了濃厚的興趣，逐漸形成了良好的技術研發和產業應用氛圍。這些利好因素的出現，為推動我國醫療機器人在診療領域中的應用與創新提供了良好的基礎。

2 醫療機器人的應用優勢分析

2.1 應用醫療機器人有利于減少醫療事故的發生

根據約翰霍普金斯大學的研究表明，在醫療領域中，醫療事故是導致死亡的三大原因之一，并且僅次于癌癥和心臟病，每年約有25萬患者因各類醫療事故而失去生命。對于醫生來說，醫療過程中無論多么的仔細，無論多么的精確難免會存在錯誤，尤其是長時間手術時，醫生的腦力達到了極限，不可避免會產生疲勞，這更會加大犯錯的概率，使得錯誤不可避免。基于這些因素，將機器人應用于診療領域中能夠發揮機器人超人的視覺感知，以及機器人對于事物三維空間位置的感知，更好地發現病灶的所在，從而提高診療的質量。不僅如此，醫療機器人應用于治療的過程中還擁有人類手臂無法達到的控制能力，機器人可以將控制能力達到微妙級別，這是傷口保持條件允許下的最小范圍。與醫生長時間工作容易產生疲勞的客觀情況不同的是，機器人不會疲勞，做完成千上萬次手術之后，仍然不需要時間來休息和睡覺，更能將每一次手術的過程記錄下來，對數據進行分析，使每一次的控制都更加精確，更能夠提高診療效率，從而在根本上避免醫療事故的發生，降低醫療事故發生的概率。

2.2 醫療機器人能夠在工作中創造無菌環境

在醫療工作中無菌環境是對環境的基本要求。以往的醫療工作中對于無菌環境的創造條件較為苛刻，并且維護成本相對較高，而醫療機器人的出現可以更好地創造無菌環境。在工作中通過醫療機器人對任何空間都能夠進行快速有效的系統化消毒，并且這一過程能夠實現全自動。醫療機器人能夠通過超強的紫外線照射殺毒消滅環境中的微生物，相較于其他消毒設備，能夠更好地對微生物的細胞造成破壞，從而從根本上減少病菌的數量。在這一過程中，機器人依然不需要像人類那樣進行間歇性的休息，極大提高了工作的效率。

2.3 機器人的應用能夠極大提高醫院的工作效率

醫院工作繁復而雜亂，需要具備較高的系統整合能力。將機器人應用于醫院的診療能夠在各個方面提高醫療的效率。具體來說，機器人的應用能夠在醫院的分診、康復、搬運、外科手術等各個方面發揮作用，從而提高效率。

在醫院的分診環節中，借助機器人的幫助能夠提高分診效率和分診的體驗。以軟銀公司開發的“papper”機器人為例，該機器人內置20種語言識別，除了能夠理解語言之外，配備機器人還能夠檢測診療的對象，無論是男性女性還是兒童，機器人都能夠根據其目標的性別、年齡和訴求做出準確的反饋，從而幫助患者走到正確的科室接受就診。這一過程中通過機器人的應用實現了人群的分流，使得每一位患者都能夠準確而快速的接受治療。另一方面應用類似的機器人還可以幫助或輔助治療。例如對于兒童患者來說，兒童對于手術可能會存在不同程度的恐懼，而采用“陪伴機器人”，能夠在其幫助下克服兒童患者對手術的恐懼感，與此同時也能夠幫助人類從單調的重復工作中解放出來。

在醫療康復領域，機器人也能夠發揮極大的作用。例如波士頓機器人公司與哈佛大學共同研究的“Rewalk”機器人，能夠幫助行動不便或需要輪椅的患者實現直立和行走。這一套機器人系統為人們的日常使用和設計，同時還可以針對不同患者的情況進行量身定制，與此同時Rewalk康復還專為臨床環境設計出了機器人。在使用的過程中機器人不僅可以幫助患者實現獨立行走，還能夠在每一次獨立行走的過程中記錄患者的各項數據，醫生通過對這些數據進行分析，了解患者康復的狀況，在此基礎上對患者的診療方案進行調整，從而更好地加快患者的康復。

在搬運效率方面，醫療機器人還可以用于醫院的后勤保障工作。以“Aethon TUG”機器人為例，該機器人不僅能夠承擔醫院的日常后勤保障工作，同時也能夠充當醫院的后勤搬運工。該機器人每次能夠攜帶多達453公斤的醫療藥品也可以搬運醫療廢物和垃圾箱等等，同時還可以充當醫院的移動藥房和移動設備間。如此，高效率的搬運工作，極大減輕了人類的負擔。與此同時，醫療機器人在這一過程中可以全天候24小時的工作，減輕了夜班醫務人員的負擔，也可以使醫務人員有更多的時間陪伴患者，而不是用來運輸醫療用品。醫療衛生藥品以及后勤保障的效率提高了，能夠給患者提供更好的醫療服務。

在外科手術方面機器人也發揮著重要的作用，以達芬奇外科手術機器人為例，這是當下醫療市場上的知名手術機器人，被廣泛地應用于各種微創手術中。這種類型機器人結合了機器人技術、3D視覺技術以及人機交互控制系統在醫療手術和診療領域中成為醫生的得力助手。當前達芬奇機器人手術系統被應用于前列腺癌和腎癌手術、腫瘤切除手術，甲狀腺和肝部手術等等。當前，全球已經有4500多個達芬奇機器人系統用于各種微創手術的臨床中。在手術進行過程當中，醫生通過攝像頭來控制機器人，這樣的方式能夠將病灶放大倍率，能夠看清增加大小的區域，同時更為直觀的手部控制動作，能夠使醫生以更好的彎曲度和旋轉度來提高控制的精準度和靈巧性。通過達芬奇機器人系統在外科手術領域中的應用，極大地避免了傳統醫療中的弊端，同時也能在手術的過程中記錄數據，為手術的進一步優化提供數據支持，從而更好地改進技術提高治療的效率和質量。

3 醫療機器人在診療領域的設計創新應用

3.1 醫療服務機器人

醫療領域中的診療環節是一個復雜的過程，不僅僅需要對患者的病情進行診斷，與此同時還需要一系列的服務與輔助工作。例如在進行醫療診斷的過程中，需要一些較為專業且復雜的設備來輔助支持，在這一過程中醫療服務機器人的作用。具體來說機器人主要發揮著搬運以及服務等各類重復而沉重的工作，并在這一過程中提高效率。在醫療工作開展的過程中，醫療機器人可以輔助護士來完成醫療器械的搬運以及投遞工作，在這一過程中醫療機器人能夠有較強的負重能力，并且在長時間工作之后也不需要休息。從而為醫生的診斷工作提供必要的支持。

3.2 醫療手術機器人

外科手術是手術機器人應用的重要場所，根據不同的手術需要選擇相應的手術機器人，能夠更好地提高醫療的效果。例如在肝臟腫瘤診斷以及治療的過程中，可以用肝臟腫瘤微波消融機器人來實現診斷和治療。該種類型的機器人安裝在具有輪子和支撐臺的操作臺上，整個機器人的控制系統安裝在操作系統的內部，機器人的5個自由度有飼服電機驅動，支撐角的運動利用直線步進電機實現。在控制的過程中，通過基于PLC的分散控制，由操作盒單片機、PLC、工程機、PMAC的運動控制卡組成。在完成手術的過程中，醫療機器人整體運行更為穩定可靠，功能也更加強大，與此同時在系統中加入抗干擾處理，例如采用雙電池原模進行供電，根據被控對象的動作編寫相應的程序，使得機器人能夠在更小的精度上實現精準控制，從而提高像素的效果。

3.3 醫療康復機器人

醫療康復機器人的應用領域，主要是外骨骼康復機器人。一些腦損傷引起的偏癱或運動功能障礙的患者，給家庭和社會帶來了沉重的負擔，在幫助患者康復的過程中，正確且科學地進行康復訓練，能夠使患者起到很好的恢復和提高作用。但神經康復治療過程艱巨且復雜，目前主要依靠康復醫師對患者進行一對一的手工操作和主觀臨床經驗，對患者的肢體活動進行評估，這在一定程度上限制了患者康復水平的提升。而康復醫療機器人在這一領域中的應用為康復技術的開辟提出了新的途徑。康復機器人系統對于肢體運動障礙的患者提供了各種訓練方式及訓練，主要分為主動運動，被動運動和輔助運動等。通過機器人的輔助運動，能夠使患者依靠自身的肌肉力量實現對各個關節的活動與控制。在這一過程中，機器人還可以記錄患者每一次運動的狀態和各項關鍵的數據，然后為醫師的治療提供必要的數據支持，使醫師對患者的評估更加合理，提出更為科學的康復診療方案，這一過程也充分發揮了機器人在診療中的輔助作用。

4 結語

綜上所述，隨著工業技術以及人工智能技術的不斷發展，在信息化時代，醫療機器人在診療領域發揮出了重要作用。在診療領域中具有極強的優勢，通過對其優勢進行分析以及醫療機器人的診療應用，探討能夠更好地發揮其優勢，促進醫療機器人產業的發展，從而不斷提高診療的質量和效率，提高醫療效果從而滿足人們對醫療衛生服務的需求。