近幾年,醫療機器人技術的研究與應用開發進展很快,科學家已經研製出可實施人體心臟手術的機器人。據業內人士預測,今後幾年醫療機器人的研究與開發將進入一個新的發展時期。
早在1972年就有人提出開發醫療用遙控機器人的設想,但在當時人們普遍認為這是個相對遙遠的問題。然而,隨著原子能領域、宇宙開發領域的遙控機器人技術的發展以及虛擬現實技術的出現,醫療領域也出現了開發醫用機器人的熱潮。可以説,目前醫療領域的機器人技術是最發達的領域之一。
如今,人們不難看到使用機器人進行人體醫療手術的電視實況直播,機器人學會也經常召開有關醫療機器人的研討會,甚至還出現了醫療機器人的專刊。可以説,醫療機器人已經成為外科學會和機器人學會共同關注的新興技術領域,而這樣的情況在其他領域是很少見的。
據日本機器人工業會對機器人産業的市場預測表明,今後醫療與社會福利領域作為應用機器人的五大重要領域之一將倍受重視。另據日本科學技術政策研究所預測,到2017年在醫療領域使用微型機器和機器人的手術將超過全部醫療手術的一半。
據日本《藥事工業生産動態統計年報》統計,1998年日本國內醫療器械生産額約為15000億日元,其中電腦體層掃描、核磁共振和超聲波診斷裝置等圖像診斷設備佔首位,約達3000億日元(含進口部分達3800億日元),腔鏡等診斷器械佔第7位,約達900億日元(含進口部分達950億日元),而高頻手術刀等手術用器械佔第16位,約達180億日元(含進口部分達430億日元)。從上述數據可以看出,在日本國內能夠代替醫生眼睛進行診斷的醫療裝置發展速度較快,而能夠代替醫生手臂進行醫療的器械發展相對落後。所以,發展和應用醫療機器人勢在必行。
機器人在應用上有兩個突出的特點:一是它能夠代替人類工作,代替人進行簡單的重復勞動,代替人在臟亂環境和危險環境下工作,或者代替人進行勞動強度極大的工種作業;二是擴展人類的能力,它可以做人很難進行的高細微精密的作業,以及超高速作業等。醫療機器人正是運用了機器人的這兩個特點。而醫療機器人在具備了機器人的兩個基本的特點同時,還有其自身的選位準確、動作精細、避免病人感染等特點。譬如:在血管縫合手術時,人工很難進行細於1毫米以下的血管縫合,如果使用醫療機器人,血管縫合手術可以達到小于0.1毫米的精度;用醫療機器人進行手術避免了醫生直接接觸患者的血液,大大減少了患者的感染危險。
然而,事實上不可能把其他領域的機器人簡單地應用到醫療領域。工業用機器人是以提高生産效率為目的的,面對的是工業産品,而醫療機器人要直接接觸病人的身體,因此兩種機器人在安全性能方面有很大的不同。由於過分考慮醫療機器人的安全性,所以造成了日本目前醫療機器人處在較落後的階段。
近幾年,心臟手術機器人、腔鏡手術支援機器人和機器人手術鉗的開發已經到了成熟階段,它們的應用也頗受人們的關注。
心臟手術機器人屬於遙控型機器人的一種。最早的遙控型機器人,是1948年美國為了處理放射性物質而開發的,後來被廣泛應用於原子能工業。目前,在一些重點的核電站都裝備了遙控操作的防災機器人。1999年9月,日本茨城縣鈾燃料加工廠發生事故後,日本也開始著手研究遙控型防災機器人。另外,遙控型機器人也已經應用到宇宙航太領域,如利用遙控型機器人進行衛星等航太器的各種作業等。隨著遙控型機器人的開發進展,業內人士認為,開發機器人沒有必要完全模倣人類的動作,只要採用機器人擅長的特定動作就可以了。
另外,隨著網路通信技術與手段的普及,已開發出無論在什麼地方都可以通過手機等的通信手段對國內外的機器人進行遙控操作的技術。在醫療領域,使用通信手段可以對遠端醫療診斷進行指導,可以在遙遠的地方通過網路畫面隨時觀察遙控手術的情況。
腔鏡手術支援機器人可以保證在不用剖腹的情況下,只要在患者腹部打幾個孔,插入腔鏡和手術鉗,邊看腔鏡的畫面邊做腹內手術。這是一種低侵襲手術,對患者來説這種手術具有刀口小、恢復快、醫療費低等特點。據説,目前已有80%以上的膽囊切除手術採用這種技術。
以實現低侵襲手術為目的,一些企業和研究機構開始合作開機器人手術鉗。這是一種應用遙控型機器人技術的高性能的手術鉗。為了實現手術鉗靈巧而自由地改變作業方向,研究人員在手術上安裝了多節機械關節,再通過作業系統和作業功能系統,把操作功能和作業功能合為一體。這種系統還可以和以往的手術機械並用,動作範圍大、時間短的手術由外科醫生直接做,而對動作範圍狹窄而細微的作業,則用機器人手術鉗去完成。
目前醫療機器人的臨床應用才剛剛開始,許多企業在加強這方面的研究與開發。但是,由於安全性能的評定以及相關的社會保險等問題尚不完善,醫療機器人的普遍使用還需要一段時間。(許信玉編譯)
科技日報 2002-7-3