擁有“大白”不是夢

郭潮波

“你好，我叫大白，你的私人健康助理”—《超能陸戰(zhàn)隊》里的大白“萌”獲人心，成為全球影迷心中最可愛的形象之一。這只超大號的充氣機器人，實際上是一個智能醫(yī)療服務(wù)助手：電影中，只要一次簡單的掃描，大白就能檢測出人體的生命指數(shù)，并且根據(jù)病人的具體情況采取相應(yīng)的處理措施。而在現(xiàn)實生活中，多少人渴望能和電影中的男主角小宏一樣，身邊有大白這樣的私人健康助理。其實，這并不是電影中虛幻的空想，隨著科技的發(fā)展，許許多多在醫(yī)療健康領(lǐng)域服務(wù)的機器人正逐漸走入我們的生活中，幫助我們擺脫疾病困擾，享有健康生活。

今天，筆者就為大家簡單介紹一下我們已經(jīng)接觸到或即將降臨于我們生活中的醫(yī)療機器人，有專門在醫(yī)院中使用的，也有適合家庭使用的陪護助殘機器人。

醫(yī)院中襄助人類的

醫(yī)療機器人

在醫(yī)院服務(wù)的醫(yī)療機器人，隸屬于專業(yè)領(lǐng)域服務(wù)機器人，它們在診斷、治療和康復(fù)醫(yī)療環(huán)節(jié)中的應(yīng)用非常廣泛，例如：手術(shù)機器人、康復(fù)機器人、微型機器人、醫(yī)院護理機器人等。下面，我們就看看這些機器人分別有哪些“特異功能”，能幫助人們解決哪些問題呢？

手術(shù)機器人

手術(shù)機器人中最聲名顯赫的就是達·芬奇手術(shù)機器人了，它的機器人系統(tǒng)由全球醫(yī)療機器人巨頭美國Intuitive Surgical公司研發(fā)，主要由醫(yī)生操作系統(tǒng)、多個機械臂組成的移動平臺以及三維成像視頻影像系統(tǒng)3部分組成。

在使用該操作系統(tǒng)時，醫(yī)生可以直接看到由放大10～15倍的三維立體手術(shù)視野形成的高清晰影像。醫(yī)生通過操控手柄，可以直接進行各種如同開放手術(shù)一樣的動作，這時的機械手臂在患者體內(nèi)精密地同步重現(xiàn)著醫(yī)生的動作，并且完全去除人手自然的顫抖，從而加強了外科手術(shù)的靈活性、操控性和精確性。

復(fù)雜的微創(chuàng)手術(shù)，因為機器人的參與變得簡單而輕松，大大擴展了微創(chuàng)手術(shù)的應(yīng)用范圍。舉例來說，在傳統(tǒng)的心臟二尖瓣瓣膜手術(shù)中，手術(shù)切口需長達20余厘米，醫(yī)生得縱行鋸開患者的整個胸骨，創(chuàng)傷較大，出血量較多，術(shù)后住院時間要十余天，而患者的胸骨愈合往往需要三個月以上。有了醫(yī)療機器人的助力，醫(yī)生僅會從患者腋下通過肋間隙進行手術(shù)，不需鋸開胸骨，出血少，疼痛輕，術(shù)后刀口可用醫(yī)用創(chuàng)可貼粘貼保護，大大縮短了術(shù)后重癥監(jiān)護時間及住院天數(shù)，也在很大程度上減輕了患者的痛苦及經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。

在美國，目前由該醫(yī)療機器人進行的微創(chuàng)手術(shù)還有許多，其參與前列腺手術(shù)的比率約占總量的85%，針對惡性腫瘤的子宮全切手術(shù)也約占80%的份額，基本代替了傳統(tǒng)的開放性手術(shù)。

除了達·芬奇手術(shù)機器人系統(tǒng)以外，還有很多優(yōu)秀的手術(shù)機器人產(chǎn)品也正在醫(yī)院中大顯身手，例如：GE公司出品的Discovery IGS機器人，能實現(xiàn)手術(shù)全程三維影像智能引導(dǎo)，為腫瘤、血管、神經(jīng)和心臟四大臨床手術(shù)提供解決方案，從而有效地縮短了手術(shù)時間，降低了射線輻射，并減少了造影劑的使用。

在可見的未來，越來越多的手術(shù)機器人會出現(xiàn)在醫(yī)院的手術(shù)室中，它們各有“神通”，能在很多方面幫助醫(yī)生完成精準(zhǔn)微創(chuàng)手術(shù)，不僅降低病患的手術(shù)風(fēng)險，也能大幅縮短患者術(shù)后的康復(fù)時間，給人類帶來福音。

康復(fù)機器人

康復(fù)機器人作為醫(yī)療機器人的一個重要分支，目前，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到康復(fù)治療、特殊護理和智能義肢方面。

Rewalk是一個由以色列設(shè)計制造的外骨骼系統(tǒng)，主要用途是協(xié)助下肢癱瘓的患者能夠再次站立行走。和許多外骨骼和義肢不同，Rewalk經(jīng)過磨合訓(xùn)練后，就能按使用者習(xí)慣的步伐節(jié)奏行走，讓使用者感覺自己仿佛在使用正常的肢體一樣。

這項技術(shù)要歸功于Rewalk強大的中央處理系統(tǒng)和高精度傳感器，系統(tǒng)能夠通過檢測重心位置的細(xì)微變化控制運動，模仿使用者習(xí)慣的自然步伐，并為用戶提供適合的行走速度，即便是下肢癱瘓者，也能夠借助該系統(tǒng)獨立行走。

智能義肢及“器官”機器人是康復(fù)服務(wù)機器人中的重要類別，近年來創(chuàng)新不斷，屢屢有令人驚嘆的產(chǎn)品出現(xiàn)。BeBionic仿生手就是其中的杰出代表。BeBionic實際是一只肌電假手，它是如何發(fā)生作用的呢？原來，被截肢者的大腦神經(jīng)會支配殘肢肌肉運動，從而產(chǎn)生肌電信號，這些肌電信號被放大后，用來控制微型電機，并最終驅(qū)動假手，使它按人的意志運動。這款仿生手具有直感性強、控制靈活和使用方便等優(yōu)點，也代表著現(xiàn)代智能義肢的發(fā)展方向之一。

康復(fù)機器人最大的特性是高度個性化。能聯(lián)通人體神經(jīng)系統(tǒng)的隨意智能義肢，是未來研究的重要方向。

遠(yuǎn)程醫(yī)療輔助機器人

在遠(yuǎn)程醫(yī)療過程中，醫(yī)生們經(jīng)常需要通過遠(yuǎn)程醫(yī)療助手了解病人的情況并提供適時的診療服務(wù)。以RP-VITA機器人為例，醫(yī)生可通過身邊的移動裝置，對其進行遠(yuǎn)程操控，只要點選屏幕上的病房號碼或特定地點，RP-VITA機器人可自主導(dǎo)航，并避開障礙物，到達指定地點。

醫(yī)療用品運輸機器人

目前，全球范圍內(nèi)的護理資源都非常短缺，然而，護士的大量時間卻往往被浪費在了領(lǐng)取醫(yī)療物資和等待電梯上。運輸機器人在醫(yī)療物資的領(lǐng)取和分發(fā)過程中，不僅可以跨病房，而且能自動出入電梯，進行跨樓層長距離的醫(yī)療物資輸送。此外，它還可以自動識別藥物，自動上鎖，避免在運輸?shù)倪^程中出現(xiàn)差錯。使用醫(yī)療用品運輸機器人，可以大大降低護士的勞動強度，提高護理質(zhì)量。

此外，在醫(yī)療廢物的收集和運送上，也有許多運輸機器人發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用。正是因為它的使用，減少了醫(yī)療廢物對人體的危害，降低了發(fā)生事故的概率。

微型醫(yī)療機器人

除了前面談到的圍繞在我們身邊的醫(yī)療機器人之外，還有一類特殊的醫(yī)療機器人。它們可以進入我們的身體，在人體內(nèi)進行診斷和治療，它們被稱為微型醫(yī)療機器人。

膠囊微型機器人是微型機器人的典型代表之一。比如，PillCam公司出品的膠囊微型機器人，有著光滑的外表，與普通醫(yī)藥膠囊無異。它的整個系統(tǒng)由3部分組成：膠囊本體、體外接收和處理信號系統(tǒng)、定位與驅(qū)動控制系統(tǒng)。在給微型機器人通電之后，患者可以將其像普通膠囊一樣吞入體內(nèi)。進入體內(nèi)的機器人則隨著人體的腸胃蠕動而遍歷胃腸道，同時，機器人攜帶的微型攝像單元會以約5秒一幀的速度拍攝腔道影像，再通過微型無線發(fā)射模塊以射頻信號的形式傳送給體外接收裝置。這時候，工作人員就可以在接收裝置上進行醫(yī)學(xué)觀察和診療了。

除了這些已經(jīng)成功應(yīng)用在臨床醫(yī)療實踐中的產(chǎn)品以外，更多激動人心的設(shè)計理念也在不斷涌現(xiàn)。例如，最近一種在血管內(nèi)清除血栓的微型手術(shù)機器人已進入了概念設(shè)計階段，并引起了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。

近年來，對于微型、超微型醫(yī)療機器人的研究已經(jīng)取得了重大進展，未來的醫(yī)療機器人甚至有望能在細(xì)胞水平上對腫瘤和其他疾病進行治療。隨著納米技術(shù)等其他科學(xué)技術(shù)的突破，超微型機器人將在醫(yī)療及健康管理領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。

家庭中堪當(dāng)重任的

陪護助殘機器人

人口老齡化將是21世紀(jì)全球人口趨勢的突出表現(xiàn)之一，中國的老齡化社會問題尤為突出。如何緩解老年人急需的家庭護理服務(wù)與日益短缺的護理資源之間的矛盾，逐步成為全社會關(guān)注的熱點問題。而護理機器人的出現(xiàn)，將成為解決空巢老人問題的重要手段之一。

護理機器人可以部分承擔(dān)家庭健康照護的重任，即使老年人的運動能力降低或失能，也可以借助機器人移動或運動身體，增加和外界的信息交流，提高生活質(zhì)量。當(dāng)然，不止是照顧老年人，護理機器人還可以幫助一些病患進行康復(fù)訓(xùn)練，支持殘障人士的日常生活。比如日本開發(fā)的照護機器人“Robear”，不但長了一張可愛的熊熊臉，還可以幫助行動不便的病人。它能輕而易舉地將病人從床上抬起來移到輪椅上，而且可以給予被照護對象一個溫柔的懷抱。

除了予以身體上的幫助，在現(xiàn)實生活中，有些陪護機器人還能起到心理輔導(dǎo)或治療的作用。借助人工智能，它們能幫助患自閉癥的兒童走出陰霾，學(xué)習(xí)如何理解和處理一些生活中的基本問題，大大提高這些孩子的社交能力。

陪護助殘機器人因為需要與被護理對象緊密接觸，因此，這類機器人需對安全性、可靠性以及護理知識有較為全面的認(rèn)知。如何讓這類機器人通過自我學(xué)習(xí)，不斷更新知識結(jié)構(gòu)，進而適應(yīng)新的工作環(huán)境，是目前科學(xué)家們研究發(fā)展的重點。未來，快速發(fā)展的大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，將會在這方面起到特殊的作用。

引領(lǐng)未來的

云端智能機器人

“大白”之所以能深深打動影迷們的心，還有一個重要的原因：它是仿人機器人。仿人機器人是外形類人的機器人，是個人/家庭服務(wù)機器人的最佳形態(tài)。它們可以與人類進行信息和情感交流，并利用現(xiàn)存的人居環(huán)境（建筑、家具、工具等）為人類服務(wù)，較易以“同類”被人類接受。

然而，有研究數(shù)據(jù)表明：人類大腦運算的能力是當(dāng)前機器最高運算能力的100萬倍，這意味著，要制造出相當(dāng)于人類運算能力的機器人，它的大腦部分將碩大無比。機器人不可能頂著一個體積如此碩大的腦袋四處移動。因此，仿人機器人面對的最大挑戰(zhàn)不是“仿人形”，而是如何“仿人腦”。

目前，解決這個難題的最有可能的方案，是把仿人機器人的“大腦”放在“云”里，使機器人擁有無盡的云端智能，而機器人身體作為終端設(shè)備，置于服務(wù)現(xiàn)場，實時地接受云端的指令。

當(dāng)前，大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能等技術(shù)的發(fā)展，已使“云端大腦”成為可能。同時，高速安全的移動網(wǎng)絡(luò)，也保障了云端大腦和機器人身體間有類似人類神經(jīng)系統(tǒng)的連接。這種解決方案的難度很高，需要將“云（人工智能）、管（移動網(wǎng)絡(luò)）、端（機器人個體）”三個領(lǐng)域進行深度的技術(shù)融合。

云端智能機器人領(lǐng)域的最新力作，莫過于IBM和軟銀在2016年美國消費電子展（CES 2016）上聯(lián)合推出的Watson版人形機器人Pepper。IBM的Watson具有能分析數(shù)據(jù)、理解人類語言等功能。而集成Watson的Pepper，能夠分析社交媒體、視頻、圖像、文字等多種多樣的數(shù)據(jù)信息。在醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面，Watson于2015年4月已正式成立了一個名為沃森健康（Watson Health）的醫(yī)療健康部門，利用強大的人工智能向癌癥發(fā)出挑戰(zhàn)。

中國“大白”

引領(lǐng)“彎道超車”

雖然我國醫(yī)療機器人的研發(fā)與制造起步較晚，與國際先進水平尚有一段差距，但是不乏有實力的醫(yī)療機器人企業(yè)正在快速成長。他們?yōu)橹圃熘袊娴摹按蟀住?，在各自的領(lǐng)域中孜孜探索，力求快速趕上世界機器人的發(fā)展水平，實現(xiàn)“彎道超車”。

天津大學(xué)聯(lián)合妙手機器人科技集團研發(fā)的“S妙手”醫(yī)療機器人系統(tǒng)，可以完成直徑為1毫米以下的微細(xì)血管的剝離、剪切、修整、縫合和打結(jié)等各種手術(shù)操作。新松機器人目前正致力于開發(fā)骨科牽引輔助機械手，主要針對醫(yī)療行業(yè)中輔助機器人缺乏的痛點。國防科技大學(xué)把外骨骼機器人研究作為切入點，主要為生活難以自理的殘障人士和老年人提供解決方案。

而深耕云端智能機器人領(lǐng)域的達闥科技，以縱觀全局的超前眼光，凝聚了來自人工智能、移動通信、信息安全、新材料和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的國際頂尖專家，正加速研發(fā)全新的云端智能機器人。

這些機器人都將在醫(yī)療健康、居家陪護領(lǐng)域提供超乎想象的服務(wù)。我們也期待這些中國“大白”們早日走進千家萬戶，助力國人營造美好的健康生活。