《電子技術應用》
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機器人在醫(yī)療應用上的現(xiàn)狀和發(fā)展前景

2017-07-15

  機器人是在解決人類社會生產力問題

  最近兩年關于機器人的討論非常熱烈,其中一個比較激烈的觀點是人工智能或者機器人是人類在自掘墳墓,這方面,霍金多次強調了類似的觀點。不過,從我個人的角度而言,我們研發(fā)機器人的目的,是為了什么?我們希望機器人能夠聰明一點,靈巧一點,安全一點,歸底結底是希望機器人能夠彌補人類或者個人在某些領域的不足,幫助人類在某些不方便到達的區(qū)域工作,放大在未來 10年、20年,甚至30年、50年以后,機器人其實是在解決人類社會生產力問題。

  啟發(fā)好文,機器人在醫(yī)療應用上的現(xiàn)狀和發(fā)展前景

  人工智能的標志不是知識而是想象力

  某些時候,大家會糾結一個問題,什么是智能機器人,到底什么是智能?其實在28年前,我在學醫(yī)的時候,就一直在思考這個問題,我在醫(yī)學院最后實習的半年,在精神病總院待了半年,有人說人類區(qū)別于動物,或者人類智慧的特點是語言,當你觀察精神病人會發(fā)現(xiàn)精神病人經常滔滔不絕,但通常缺乏邏輯性。智能的東西不管是學習還是深度學習,你能告訴我,能不能有邏輯性。包括最近《Science》發(fā)表的一篇文章提到,機器人可以通過視覺學習識別和定位菠蘿,但是如果你在菠蘿中再加入一些其他事物,比如菠蘿飯,酸奶中放入菠蘿,面包中夾片菠蘿,人工智能能分辨認識總結嗎?但如果你問五歲的小孩這幾樣東西有什么共同的地方,他會強調都有菠蘿或者菠蘿味。因此我認為智能的標志不是知識,而是想象力。

  關于醫(yī)用機器人、Robot和Humanoid

  關于醫(yī)用機器人,很多時候會涉及到一個問題,到底是醫(yī)療還是醫(yī)用。我認為醫(yī)療是非常嚴格的一個科學過程或者實踐過程,醫(yī)用有的時候要求則可以稍微低一點,所以我把醫(yī)用定義為必須實用,必須可用,而且可負擔。比如英國有一個護理機器人,27萬英鎊,那還不如雇個人更實惠。

  關于Robot和Humanoid,我認為Robot是一個智能機器或者裝置,在自控程序下執(zhí)行工作, Humanoid是人形機器,似有雙眼,可直立行走。目前日本,包括國內有許多企業(yè)和研發(fā)機構在做這方面的研究。

  關于智能機器人領域

  整個智能機器人的研發(fā)和產業(yè)領域,個人歸納為四個方面:工業(yè)及制造業(yè)、教育與娛樂業(yè)、醫(yī)療與大健康產業(yè)、軍事與航空航天工業(yè)。醫(yī)療與大健康領域機器人是融合了當代前沿科技和成熟產品,包括人工智能、計算機模擬、傳感器、移動通訊和互聯(lián)網(wǎng)+等,是引領21世紀醫(yī)療、養(yǎng)老與康復等產業(yè)前景最前沿的技術和產品。

  關于醫(yī)用機器人與醫(yī)生的關系

  個人認為,智能醫(yī)用機器人不是為了取代醫(yī)生,更不是為了顛覆醫(yī)療,而是為了補充醫(yī)療和健康專業(yè)人員的短缺,最終目的是為了提高醫(yī)療服務質量。

  關于醫(yī)用機器人的分類

  個人歸納為五類,分別是:

  1)遠程醫(yī)療機器人;

  2)護理及康復機器人;

  3)智能假肢及“器官”機器人;

  4)微創(chuàng)外科手術機器人;

  5)特種功能的微型機器人,也稱為軟體機器人(Soft Robots);

  從投資的角度,就規(guī)模和市場而言,我認為在中國前兩者要遠遠大于后三者。

  關于遠程醫(yī)療機器人

  遠程醫(yī)療機器人,我個人認為應具有以下的特點:

  第一、可移動、簡易操作、功能專業(yè)化;

  第二、可以實現(xiàn)遠程醫(yī)療服務,具有可用性、實用性、可負擔;

  第三、大家比較忽視的一點——智能化,包括遠程遙控,可以兼容各種APP,可以學習反饋,云存儲。目前我手上的手機可以在國內實現(xiàn)對36臺機器人的控制。

  啟發(fā)好文,機器人在醫(yī)療應用上的現(xiàn)狀和發(fā)展前景

  從端而言,就是從PC端到手機端再到智能機器人終端的轉移,最早的時候,我們都是通過計算機網(wǎng)絡來進行遠程醫(yī)療,但有個問題,就是你不能離開他,沒有辦法持續(xù)進行個性化的健康咨詢,無法實現(xiàn)醫(yī)患的“實景”交流。智能手機出現(xiàn)后,我們可以通過智能手機來進行問診,但是手機并不是僅僅用來診療的,而且存儲能力也有限,還存在其他不足。于是我們希望有獨立終端來進行類似的操作,于是有了遠程醫(yī)療機器人,并且部分研發(fā)人員希望加入測血壓、血糖、血氧的功能,實際上很多東西都可以加上,但是有沒有必要,做之前得想清楚,比如汽車,一定是有它的特色,但是不是所有的汽車都要把所有的東西全放進去。

  舉個例子,目前,上文展示這種遠程醫(yī)療機器人在國外、北京、上海已經開始實踐,其解決了醫(yī)生現(xiàn)實中遇到的一些實際問題,比如可以協(xié)助醫(yī)護人員進行遠程交流,幫助醫(yī)生實現(xiàn)患者的個性化咨詢,解決醫(yī)生和患者的“實景”交流問題。

  啟發(fā)好文,機器人在醫(yī)療應用上的現(xiàn)狀和發(fā)展前景

  這是上海社區(qū)的一個案例。我是拿手機實拍的,老病號糖尿病血脂高了,怎么辦,藥怎么改,常規(guī)手段是患者轉診上去到上面看內分泌科的??漆t(yī)生,但是真正轉上去以后,上面的主任說這種病你轉上來干嗎,我告訴你怎么回事,把藥換了就行。所以這就是一個遠程咨詢,首先上面的主任跟患者進行交流,什么情況,以后要注意什么,然后跟全科醫(yī)生講,該用什么藥,三方5分鐘之內就可以把問題解決。這一方面實現(xiàn)了社區(qū)醫(yī)生的學習,另一方面也省去了患者轉診帶來的諸多不便,如果這種方式可以推而廣之,全國實現(xiàn),可以節(jié)省三甲醫(yī)院大量的醫(yī)療資源。

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  再舉一個例子,比如康復護理機器人中有一類叫外骨骼可穿戴機器人。中國每年有300萬人中風,這時候遇到一個問題,如果要到醫(yī)院去做康復理療,每個人至少要帶一個家屬,但通過這樣的外骨骼可穿戴機器人,就可以實現(xiàn)自理,對于殘疾人而言,依然適用。

  再比如護理機器人,可能有人會想到陪老年人聊天、情感看護、喂飯等,但其實目前一些護理機器人功能很單一,但卻很好的解決了實際問題,比如病人移動、老年人起夜去洗手間等。日本松下曾做過一個市場調研,未來五年,該類型的機器人市場規(guī)模將會擴大十倍。

  關于達芬奇手術機器人

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  目前,達芬奇手術機器人已經發(fā)展到了第四代,被認為是最成功的典范,相比第三代,第四代達芬奇手術機器人除了操作軟件等方面進行了改進,安全性也更好。國內也有很多企業(yè)準備進行這塊的研發(fā)。但我認為不需要做,或者說是過時的,因為第六代、第七代機器人不是這樣的,具體原因如下:

  第一、達芬奇手術機器人功能太多,可以滿足婦產科、泌尿外科、普外科等多個科室的手術,但如果一個醫(yī)院只購置一臺,那么到底哪個科室先用,誰用,可能就會出現(xiàn)很多問題。

  第二、因為功能太多,相應的造價就很貴。目前國內大概是2000多萬人民幣,美國大概是200萬美元左右,還有維持費,17萬美元,大概100萬人民幣/年。

  第三、達芬奇公司可以通過其手術機器人和3D模擬機不斷獲得最新醫(yī)生的操作數(shù)據(jù)和問題,并實現(xiàn)改進,作為后來者很難跟上其研發(fā)的腳步。

  這就提示我們首先要解決差異性。我認為微創(chuàng)手術的差異性是??苹?、專項化,甚至專手術。骨科做什么,神經外科做什么,普外科、婦產科以及泌尿外科做什么,所有都可以單獨做,可以單獨設置一個專門的手術中心來解決相應的問題。將來的趨勢,真正微創(chuàng)外科手術機器人應該是分拆式的,而不是結合在一起,因為原理是相同,都是建立在一個平臺上的,只需要滿足單獨的功能即可,這樣手術機器人的價格就也可以降下來,病人的看病成本也可以降下來。

  未來的微創(chuàng)手術機器人應該是功能分明,突出細分化應用,按照手術流程可大到機體外科手術、小到簡單傷口縫合,將突破達芬奇機器人壟斷的局面,包括蛇形單臂機器人、手術定位和導航機器人、直到更強大的人工智能DIY醫(yī)用機器人平臺和智能化OR系統(tǒng)。

  關于3D模擬機

  對于醫(yī)生而言,微創(chuàng)手術機器人最大的問題是學習和掌握熟練的操作,這就必不可少的需要進行3D模擬訓練,正如飛行員在真正上飛機之前要進行模擬飛行訓練。

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  3D模擬機應可以實現(xiàn)老師手術錄制的轉化,當老師做完一臺手術后,其錄制視頻可以通過轉化成為3D模擬機的一個課件,教程,學生可以通過比對模擬來實現(xiàn)有針對性的指導和提高。同時通過模擬機,我們可以收集醫(yī)生在實踐中可能犯的錯誤,從而實現(xiàn)改進。

  關于特種功能微型機器人

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  一個方向是診斷機器人,比如做直腸活檢,目前的方法夾子夾在上面是很不舒服的,但通過微型機器人卻可以減輕或取代這樣的痛苦。

  醫(yī)用機器人發(fā)展的障礙

  有些人認為機器人發(fā)展的障礙是傳感器問題,智能問題,我認為以下兩個問題如果無法解決,機器人產業(yè)也無法發(fā)展起來。

  第一是無線通訊技術,目前我們用的是WiFi,其傳輸速度和穩(wěn)定性無法解決醫(yī)療過程中的實際需求,一種方案是借助照明光源打造LiFi,只要有燈光就可以,網(wǎng)絡上傳下載速度可以達到1GB/秒,這應該有可能彌補和解決機器人的動力源和網(wǎng)絡問題。

  第二個技術是全譜相機,機器人可以借助它實現(xiàn)可見光、紅外線到紫外線全光譜視覺的覆蓋。

  3米之外即遠程

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  這是去年西非埃博拉,家屬不幸被傳染,小孩被醫(yī)療隔離,通過遠程醫(yī)療機器人可以減少醫(yī)護人員被感染和死亡的風險。再比如,今年在北京傳染病醫(yī)院的觀察室也使用了這樣的機器人。


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