医疗机器人的应用优势及其在诊疗领域的设计创新

汪 静

（湖北三峡职业技术学院机电工程学院，湖北 宜昌 443000）

当前的时代背景下，互联网实现了“万物互联”在这一过程中，“互联网+人工智能”的浪潮席卷全球，渗透到了各个领域。在医疗领域中，以人工智能和互联网信息技术为基础的医疗机器人得到了广泛的应用。所谓的医疗机器人是指具有医务人员救护的简单思维，能够独立自编制简单操作诊断计划，依据实际情况确定诊疗救护程序，然后把动作变为类似医务人员的操作行为，并广泛用于医院诊所的医疗或辅助医疗的智能型服务机器人。医疗机器人的出现转变了传统的以医护人员为主，医疗仪器维护的诊疗模式。当前医疗机器人技术的发展越发成熟，在诊疗领域逐渐发挥出了不可替代的作用，并且有着广阔的发展前景。通过医疗机器人的应用优势分析，以及医疗机器人在诊疗领域中的设计创新应用，能够发挥医疗机器人的价值，更好地促进医疗卫生事业的发展，从而满足当前时代下人们对医疗卫生服务的需要。

1 医疗机器人的发展历程

从20世纪80年代开始，机器人领域就开始向医疗领域发展，世界上第一台由机器人完成的手术是1983年，加拿大，温哥华开发和使用的Arthrobot机器人，这是一种髋关节置换手术机器人，在手术中取得了巨大的成功，由此拉开了机器人在医疗领域中应用的序幕。2006年5月，意大利完成了第一台无人操作的机器人手术；而在2008年6月，德国航空航天中心开发出了第一个拥有力反馈的微创手术机器人系统；2010年9月卢布尔雅那大学医务中心进行了一次股骨脉管系统机器人手术，这是第一次真正利用机器人独立操作，在手术中没有复刻人手的动作，而是在按钮按下之后自行操作完成手术。从美国的达芬奇手术机器人获得美国FDA认证以来，全球手术机器人市场范围内处于垄断地位，其开发的最新型号机器人在中国市场售价高达3，000万元人民币，并且每一年都要收取高昂的维护费用，此外其耗材价格也居高不下。

相较于发达国家，我国的医疗机器人发展起步相对较晚，在医疗机器人产业发展中也存在一系列问题。首先我国的医疗机器人整体发展水平较低，医疗机器人是当下服务型机器人中较为尖端的领域之一，具备较强的技术性，而由于我国医疗机器人技术发展起步较晚导致技术壁垒和资质壁垒较高，加之医疗机器人技术主要集中在北美，我国市场上的主流机器人，几乎全部由外国生产。这使得我国机器人的相关产业存在技术薄弱，与外国机器人发展存在较大差距。除此之外，我国的医疗机器人研究，主要集中在高校或一些医疗研究所，产学研脱节现象严重，科技成果很难转化为实际应用。另一方面，政策的引导以及扶持力度的不完善，弱化了医疗机器人的进一步应用和研究。当前在我国的医疗机器人行业标准方面尚缺乏完善统一的标准，同时在产业的准入和监管方面，对于医疗机器人的分类等级高，注册审批的周期远远长于发达国家，总体上存在普及率低，应用商业化不足等。

随着我国对医疗机器人的研究与应用不断深化，当前正值医疗机器人发展的黄金时期，国家在政策上积极进行布局，加大支持力度，另一方面，医院以及民众对于机器人手术的认可度越来越高。由于我国医疗市场潜力巨大，医院需求缺口大，越来越多的医疗机构和研究所以及高校对医疗机器人行业表现出了浓厚的兴趣，逐渐形成了良好的技术研发和产业应用氛围。这些利好因素的出现，为推动我国医疗机器人在诊疗领域中的应用与创新提供了良好的基础。

2 医疗机器人的应用优势分析

2.1 应用医疗机器人有利于减少医疗事故的发生

根据约翰霍普金斯大学的研究表明，在医疗领域中，医疗事故是导致死亡的三大原因之一，并且仅次于癌症和心脏病，每年约有25万患者因各类医疗事故而失去生命。对于医生来说，医疗过程中无论多么的仔细，无论多么的精确难免会存在错误，尤其是长时间手术时，医生的脑力达到了极限，不可避免会产生疲劳，这更会加大犯错的概率，使得错误不可避免。基于这些因素，将机器人应用于诊疗领域中能够发挥机器人超人的视觉感知，以及机器人对于事物三维空间位置的感知，更好地发现病灶的所在，从而提高诊疗的质量。不仅如此，医疗机器人应用于治疗的过程中还拥有人类手臂无法达到的控制能力，机器人可以将控制能力达到微妙级别，这是伤口保持条件允许下的最小范围。与医生长时间工作容易产生疲劳的客观情况不同的是，机器人不会疲劳，做完成千上万次手术之后，仍然不需要时间来休息和睡觉，更能将每一次手术的过程记录下来，对数据进行分析，使每一次的控制都更加精确，更能够提高诊疗效率，从而在根本上避免医疗事故的发生，降低医疗事故发生的概率。

2.2 医疗机器人能够在工作中创造无菌环境

在医疗工作中无菌环境是对环境的基本要求。以往的医疗工作中对于无菌环境的创造条件较为苛刻，并且维护成本相对较高，而医疗机器人的出现可以更好地创造无菌环境。在工作中通过医疗机器人对任何空间都能够进行快速有效的系统化消毒，并且这一过程能够实现全自动。医疗机器人能够通过超强的紫外线照射杀毒消灭环境中的微生物，相较于其他消毒设备，能够更好地对微生物的细胞造成破坏，从而从根本上减少病菌的数量。在这一过程中，机器人依然不需要像人类那样进行间歇性的休息，极大提高了工作的效率。

2.3 机器人的应用能够极大提高医院的工作效率

医院工作繁复而杂乱，需要具备较高的系统整合能力。将机器人应用于医院的诊疗能够在各个方面提高医疗的效率。具体来说，机器人的应用能够在医院的分诊、康复、搬运、外科手术等各个方面发挥作用，从而提高效率。

在医院的分诊环节中，借助机器人的帮助能够提高分诊效率和分诊的体验。以软银公司开发的“papper”机器人为例，该机器人内置20种语言识别，除了能够理解语言之外，配备机器人还能够检测诊疗的对象，无论是男性女性还是儿童，机器人都能够根据其目标的性别、年龄和诉求做出准确的反馈，从而帮助患者走到正确的科室接受就诊。这一过程中通过机器人的应用实现了人群的分流，使得每一位患者都能够准确而快速的接受治疗。另一方面应用类似的机器人还可以帮助或辅助治疗。例如对于儿童患者来说，儿童对于手术可能会存在不同程度的恐惧，而采用“陪伴机器人”，能够在其帮助下克服儿童患者对手术的恐惧感，与此同时也能够帮助人类从单调的重复工作中解放出来。

在医疗康复领域，机器人也能够发挥极大的作用。例如波士顿机器人公司与哈佛大学共同研究的“Rewalk”机器人，能够帮助行动不便或需要轮椅的患者实现直立和行走。这一套机器人系统为人们的日常使用和设计，同时还可以针对不同患者的情况进行量身定制，与此同时Rewalk康复还专为临床环境设计出了机器人。在使用的过程中机器人不仅可以帮助患者实现独立行走，还能够在每一次独立行走的过程中记录患者的各项数据，医生通过对这些数据进行分析，了解患者康复的状况，在此基础上对患者的诊疗方案进行调整，从而更好地加快患者的康复。

在搬运效率方面，医疗机器人还可以用于医院的后勤保障工作。以“Aethon TUG”机器人为例，该机器人不仅能够承担医院的日常后勤保障工作，同时也能够充当医院的后勤搬运工。该机器人每次能够携带多达453公斤的医疗药品也可以搬运医疗废物和垃圾箱等等，同时还可以充当医院的移动药房和移动设备间。如此，高效率的搬运工作，极大减轻了人类的负担。与此同时，医疗机器人在这一过程中可以全天候24小时的工作，减轻了夜班医务人员的负担，也可以使医务人员有更多的时间陪伴患者，而不是用来运输医疗用品。医疗卫生药品以及后勤保障的效率提高了，能够给患者提供更好的医疗服务。

在外科手术方面机器人也发挥着重要的作用，以达芬奇外科手术机器人为例，这是当下医疗市场上的知名手术机器人，被广泛地应用于各种微创手术中。这种类型机器人结合了机器人技术、3D视觉技术以及人机交互控制系统在医疗手术和诊疗领域中成为医生的得力助手。当前达芬奇机器人手术系统被应用于前列腺癌和肾癌手术、肿瘤切除手术，甲状腺和肝部手术等等。当前，全球已经有4500多个达芬奇机器人系统用于各种微创手术的临床中。在手术进行过程当中，医生通过摄像头来控制机器人，这样的方式能够将病灶放大倍率，能够看清增加大小的区域，同时更为直观的手部控制动作，能够使医生以更好的弯曲度和旋转度来提高控制的精准度和灵巧性。通过达芬奇机器人系统在外科手术领域中的应用，极大地避免了传统医疗中的弊端，同时也能在手术的过程中记录数据，为手术的进一步优化提供数据支持，从而更好地改进技术提高治疗的效率和质量。

3 医疗机器人在诊疗领域的设计创新应用

3.1 医疗服务机器人

医疗领域中的诊疗环节是一个复杂的过程，不仅仅需要对患者的病情进行诊断，与此同时还需要一系列的服务与辅助工作。例如在进行医疗诊断的过程中，需要一些较为专业且复杂的设备来辅助支持，在这一过程中医疗服务机器人的作用。具体来说机器人主要发挥着搬运以及服务等各类重复而沉重的工作，并在这一过程中提高效率。在医疗工作开展的过程中，医疗机器人可以辅助护士来完成医疗器械的搬运以及投递工作，在这一过程中医疗机器人能够有较强的负重能力，并且在长时间工作之后也不需要休息。从而为医生的诊断工作提供必要的支持。

3.2 医疗手术机器人

外科手术是手术机器人应用的重要场所，根据不同的手术需要选择相应的手术机器人，能够更好地提高医疗的效果。例如在肝脏肿瘤诊断以及治疗的过程中，可以用肝脏肿瘤微波消融机器人来实现诊断和治疗。该种类型的机器人安装在具有轮子和支撑台的操作台上，整个机器人的控制系统安装在操作系统的内部，机器人的5个自由度有饲服电机驱动，支撑角的运动利用直线步进电机实现。在控制的过程中，通过基于PLC的分散控制，由操作盒单片机、PLC、工程机、PMAC的运动控制卡组成。在完成手术的过程中，医疗机器人整体运行更为稳定可靠，功能也更加强大，与此同时在系统中加入抗干扰处理，例如采用双电池原模进行供电，根据被控对象的动作编写相应的程序，使得机器人能够在更小的精度上实现精准控制，从而提高像素的效果。

3.3 医疗康复机器人

医疗康复机器人的应用领域，主要是外骨骼康复机器人。一些脑损伤引起的偏瘫或运动功能障碍的患者，给家庭和社会带来了沉重的负担，在帮助患者康复的过程中，正确且科学地进行康复训练，能够使患者起到很好的恢复和提高作用。但神经康复治疗过程艰巨且复杂，目前主要依靠康复医师对患者进行一对一的手工操作和主观临床经验，对患者的肢体活动进行评估，这在一定程度上限制了患者康复水平的提升。而康复医疗机器人在这一领域中的应用为康复技术的开辟提出了新的途径。康复机器人系统对于肢体运动障碍的患者提供了各种训练方式及训练，主要分为主动运动，被动运动和辅助运动等。通过机器人的辅助运动，能够使患者依靠自身的肌肉力量实现对各个关节的活动与控制。在这一过程中，机器人还可以记录患者每一次运动的状态和各项关键的数据，然后为医师的治疗提供必要的数据支持，使医师对患者的评估更加合理，提出更为科学的康复诊疗方案，这一过程也充分发挥了机器人在诊疗中的辅助作用。

4 结语

综上所述，随着工业技术以及人工智能技术的不断发展，在信息化时代，医疗机器人在诊疗领域发挥出了重要作用。在诊疗领域中具有极强的优势，通过对其优势进行分析以及医疗机器人的诊疗应用，探讨能够更好地发挥其优势，促进医疗机器人产业的发展，从而不断提高诊疗的质量和效率，提高医疗效果从而满足人们对医疗卫生服务的需求。