機(jī)器人可幫助提取人體內(nèi)部組織

機(jī)器人可幫助提取人體內(nèi)部組織

以色列理工學(xué)院今日稱，該院機(jī)械工程系的沙哈姆教授研制出一種微型機(jī)器人，用它來操縱具有柔性的針，可以繞過人體內(nèi)部的各種障礙，準(zhǔn)確到達(dá)指定地點(diǎn)，獲取該處肌體組織。

通常情況下，如果需要對(duì)病人身體內(nèi)部某處的肌體組織進(jìn)行切片檢查時(shí)，醫(yī)生一般會(huì)用一根針插入到病人體內(nèi)，來提取該處的組織。但是，在插針提取組織的過程中，由于皮膚、肌肉和病人本身的移動(dòng)等，使得醫(yī)生很難準(zhǔn)確地將針插到位。沙哈姆教授及其指導(dǎo)的博士生研制出一種微型機(jī)器人，它可以握住柔性細(xì)針的底端，操縱著針在人體內(nèi)部運(yùn)行，不僅可以克服外部因素干擾，而且可以繞過肌體內(nèi)部的障礙（如覆蓋部位周邊的眾多血管等），精確到達(dá)醫(yī)生指定的地點(diǎn)，進(jìn)行取物。

沙哈姆認(rèn)為，醫(yī)學(xué)上對(duì)切片檢查的要求越來越嚴(yán)，需要嚴(yán)格按照指定的位置來提取肌體組織?！拔覀兯l(fā)明的機(jī)器人通過使用傳感器獲取數(shù)據(jù)，再按照數(shù)學(xué)模型進(jìn)行工作，完全可以按照醫(yī)生的要求，使針頭精確地到達(dá)指定地點(diǎn)，提取肌體組織。”

這是沙哈姆教授第二次發(fā)明醫(yī)用機(jī)器人，過去他還發(fā)明過用于背部手術(shù)的機(jī)器人。

機(jī)器人有什么用途？

一、醫(yī)療行業(yè)

在醫(yī)療行業(yè)中，許多疾病都不能只靠口服外敷藥物治療，只有將藥物直接作用于病灶上或是切除病灶才能達(dá)到治療的效果，現(xiàn)代醫(yī)療手段最常使用的方法就是手術(shù)，然而人體生理組織有許多極為復(fù)雜精細(xì)而又特別脆弱的地方；

人的手動(dòng)操作精度不足以安全的處理這些部位的病變，但是這些部位的疾病都是非常危險(xiǎn)的，如果不加以干預(yù)，后果是非常致命的。

隨著科技的進(jìn)展，這些問題逐漸得到解決，微型機(jī)器人的問世為這一問題提供了解決的方法，微型機(jī)器人由高密度納米集成電路芯片為主體，擁有不亞于大型機(jī)器人的運(yùn)算能力和工作能力且可以遠(yuǎn)程操控，其微小的體積可以進(jìn)入人的血管，并在不對(duì)人體造成損傷的情況下進(jìn)行治療和清理病灶。

還可以實(shí)時(shí)的向外界反饋人體內(nèi)部的情況，方便醫(yī)生及時(shí)做出判斷和制定醫(yī)療計(jì)劃。

有些疾病的檢查和治療手段會(huì)給患者造成大量的痛苦，比如胃鏡，利用微型機(jī)器人就可以在避免增加患者痛苦的前提下完成身體內(nèi)部的健康檢查。目前制約微型機(jī)器人發(fā)展的關(guān)鍵因素在于成本非常昂貴，稀有金屬的替代品的尋找將成為未來發(fā)展的重要方向。

二、軍事行業(yè)

將機(jī)器人最早應(yīng)用于軍事行業(yè)始于二戰(zhàn)時(shí)期的美國，為了減少人員的傷亡，作戰(zhàn)任務(wù)執(zhí)行前都會(huì)先派出偵查無人機(jī)到前方打探敵情。在兩軍作戰(zhàn)的時(shí)候，能夠先一步了解敵人的動(dòng)向要比單純?cè)黾颖τ杏玫枚唷?/p>

隨著科技的進(jìn)步，戰(zhàn)爭機(jī)器人在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，從最初的偵查探測逐漸拓展到戰(zhàn)斗和拆除行動(dòng)。

利用無人機(jī)制敵于千里之外成為軍事戰(zhàn)略的首選，拆彈機(jī)器人可以精確的拆彈排彈，避免了拆彈兵在戰(zhàn)斗中的傷亡。擁有完備的軍事機(jī)器人系統(tǒng)逐漸成為一個(gè)現(xiàn)代強(qiáng)國必不可少的發(fā)展部分。

三、教育行業(yè)

教育機(jī)器人是一個(gè)新興的概念，多年來，機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展研究方向都是如何應(yīng)用于生活中代替人們完成體力或是危險(xiǎn)工作，而教育機(jī)器人則是以機(jī)器人為媒介，對(duì)人進(jìn)行教育或是對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程完成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

教育機(jī)器人作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，發(fā)展非常迅速，其主要形式為一些機(jī)器人啟蒙教育工作室，對(duì)兒童到青年不同的人群進(jìn)行機(jī)器人組裝調(diào)試編程控制等方面的教學(xué)。

大型的教育機(jī)器人公司也會(huì)承辦一些從小學(xué)到大學(xué)組的機(jī)器人競賽，通常包含窄足、交叉足場地競步，體操表演比賽。對(duì)于機(jī)器人的推廣有著極為重要的作用。

四、生產(chǎn)生活

工廠制造業(yè)的發(fā)展歷程十分久遠(yuǎn)，最初的工廠都是以手工業(yè)為主，后來逐漸發(fā)展成手工與機(jī)床結(jié)合的生產(chǎn)方式?，F(xiàn)代社會(huì)的供給需求對(duì)生產(chǎn)力的要求越來越高，工廠對(duì)于人力成本方面的問題也一直難以攻克，尤其對(duì)于工作人員的管理和安全保障是最為難辦的問題。

對(duì)于一些會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體粉塵或是有些爆炸和觸電風(fēng)險(xiǎn)的工作場合，機(jī)械臂憑借著良好的仿生學(xué)結(jié)構(gòu)可以代替人手完成幾乎全部的動(dòng)作。為了適應(yīng)大規(guī)模的批量生產(chǎn)，零散的機(jī)械臂逐漸發(fā)展組合成完整的生產(chǎn)流水線，工人只需要進(jìn)行簡單的操作和分揀包裝，其余的工作全部都由生產(chǎn)流水線自動(dòng)完成。

隨著技術(shù)的成熟，機(jī)器人和人們的生活的關(guān)系越來越密切，智能家居成為當(dāng)下非常熱門的話題，掃地機(jī)器人算是智能家居推廣的先行者，將機(jī)器人技術(shù)引入住宅可以使生活更加安全舒心，尤其家里有老人和兒童，智能的家居和家政機(jī)器人可以起到自動(dòng)操作調(diào)整模式并保障安全的作用。

未來發(fā)展及趨勢(shì)

已經(jīng)出現(xiàn)了各種技術(shù)來發(fā)展機(jī)器人和機(jī)器人科學(xué)。一種方法是進(jìn)化機(jī)器人，其中提交了許多不同的機(jī)器人進(jìn)行測試。那些表現(xiàn)最好的被用作模型來創(chuàng)建隨后的“一代”機(jī)器人。

另一種方法是發(fā)展機(jī)器人學(xué)，它跟蹤單個(gè)機(jī)器人在解決問題和其他功能方面的變化和發(fā)展。另一種新型機(jī)器人最近剛剛推出，它既可用作智能手機(jī)又可用作機(jī)器人，名為 RoboHon。

隨著機(jī)器人變得越來越先進(jìn)，最終可能會(huì)有一個(gè)主要為機(jī)器人設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)。機(jī)器人操作系統(tǒng)是斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院和德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)等正在開發(fā)的一套開源程序。

ROS 提供了對(duì)機(jī)器人導(dǎo)航和四肢進(jìn)行編程的方法，而不管所涉及的具體硬件如何。它還為圖像識(shí)別等項(xiàng)目提供高級(jí)命令甚至開門。

當(dāng) ROS 在機(jī)器人的計(jì)算機(jī)上啟動(dòng)時(shí)，它會(huì)獲取機(jī)器人四肢長度和運(yùn)動(dòng)等屬性的數(shù)據(jù)。它會(huì)將這些數(shù)據(jù)傳遞給更高級(jí)別的算法。微軟還在其 Robotics Developer Studio 開發(fā)“Windows for robots”系統(tǒng)，該系統(tǒng)自 2007 年開始可用。

日本希望到 2025 年實(shí)現(xiàn)服務(wù)機(jī)器人的全面商業(yè)化。日本的許多技術(shù)研究都是由日本政府機(jī)構(gòu)，特別是貿(mào)易部領(lǐng)導(dǎo)的。

機(jī)器人技術(shù)的許多未來應(yīng)用對(duì)人們來說似乎是顯而易見的，盡管它們遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了預(yù)測時(shí)可用的機(jī)器人的能力。

2008 年，卡特彼勒公司開發(fā)了一種無需人工操作即可自行駕駛的自卸卡車。許多分析人士認(rèn)為，自動(dòng)駕駛卡車最終可能會(huì)徹底改變物流。到 2014 年，卡特彼勒擁有一輛自動(dòng)駕駛自卸卡車，預(yù)計(jì)將極大地改變采礦過程。

2015 年，這些卡特彼勒卡車被澳大利亞力拓礦業(yè)公司積極用于澳大利亞的采礦作業(yè)。一些分析家認(rèn)為，在未來幾十年內(nèi)，大多數(shù)卡車將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。

名為 Marge 的識(shí)字或“閱讀機(jī)器人”具有來自軟件的智能。她可以閱讀報(bào)紙，查找并糾正拼寫錯(cuò)誤的單詞，了解巴克萊等銀行，并了解一些餐廳比其他餐廳更適合用餐。

Baxter是 2012 年推出的一款通過引導(dǎo)學(xué)習(xí)的新型機(jī)器人。工人可以通過以所需的動(dòng)作移動(dòng)手并讓 Baxter 記住它們來教 Baxter 如何執(zhí)行任務(wù)。Baxter 的手臂上有額外的轉(zhuǎn)盤、按鈕和控件，以獲得更高的精度和功能。

任何普通工人都可以對(duì) Baxter 進(jìn)行編程，而且只需幾分鐘的時(shí)間，這與需要使用大量程序和編碼的普通工業(yè)機(jī)器人不同。

這意味著百特?zé)o需編程即可操作。不需要軟件工程師。這也意味著可以教會(huì) Baxter 執(zhí)行多項(xiàng)更復(fù)雜的任務(wù)。Sawyer 于 2015 年添加，用于更小、更精確的任務(wù)。

以上內(nèi)容參考?-機(jī)器人

機(jī)器人的原理？身體構(gòu)造

機(jī)器人
Robot譯作機(jī)器人

歐美國家認(rèn)為：機(jī)器人應(yīng)該是由計(jì)算機(jī)控制的通過編排程序具有可以變更的多功能的自動(dòng)機(jī)械，但是日本不同意這種說法。日本人認(rèn)為“機(jī)器人就是任何高級(jí)的自動(dòng)機(jī)械”，這就把那種尚需一個(gè)人操縱的機(jī)械手包括進(jìn)去了。因此，很多日本人概念中的機(jī)器人，并不是歐美人所定義的。

現(xiàn)在，國際上對(duì)機(jī)器人的概念已經(jīng)逐漸趨近一致。一般說來，人們都可以接受這種說法，即機(jī)器人是靠自身動(dòng)力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機(jī)器人協(xié)會(huì)給機(jī)器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來搬運(yùn)材料、零件、工具的操作機(jī)；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變和可編程動(dòng)作的專門系統(tǒng)?！?

機(jī)器人能力的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括：智能，指感覺和感知，包括記憶、運(yùn)算、比較、鑒別、判斷、決策、學(xué)習(xí)和邏輯推理等；機(jī)能，指變通性、通用性或空間占有性等；物理能，指力、速度、連續(xù)運(yùn)行能力、可靠性、聯(lián)用性、壽命等。因此，可以說機(jī)器人是具有生物功能的空間三維坐標(biāo)機(jī)器。

20世紀(jì)的偉大發(fā)明

隨著2001年新年鐘聲的敲響，人們邁著堅(jiān)實(shí)的步伐跨進(jìn)了21世紀(jì)。站在世紀(jì)之交的門檻，回顧過去，展望未來，我們心潮澎湃、思緒萬千……

20世紀(jì)，人類取得了輝煌的成就，從量子理論、相對(duì)論的創(chuàng)立，原子能的應(yīng)用，脫氧核糖核酸雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，到信息技術(shù)的騰飛，人類基因組工作草圖的繪就，世界科技發(fā)生了深刻的變革。信息技術(shù)、生物技術(shù)、新材料技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、海洋技術(shù)、航空航天技術(shù)等都取得了重大突破，極大地提高了社會(huì)生產(chǎn)力。

機(jī)器人技術(shù)作為20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一，自60年代初問世以來，經(jīng)歷40年的發(fā)展已取得長足的進(jìn)步。工業(yè)機(jī)器人在經(jīng)歷了誕生——成長——成熟期后，已成為制造業(yè)中不可少的核心裝備，世界上有約75萬臺(tái)工業(yè)機(jī)器人正與工人朋友并肩戰(zhàn)斗在各條戰(zhàn)線上。特種機(jī)器人作為機(jī)器人家族的后起之秀，由于其用途廣泛而大有后來居上之勢(shì)，仿人形機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、軍用機(jī)器人、娛樂機(jī)器人等各種用途的特種機(jī)器人紛紛面世，而且正以飛快的速度向?qū)嵱没~進(jìn)。

人們常常會(huì)問為什么要發(fā)展機(jī)器人？我們說機(jī)器人的出現(xiàn)并高速發(fā)展是社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然，是為了提高社會(huì)的生產(chǎn)水平和人類的生活質(zhì)量，讓機(jī)器人替人們干那些人干不了、干不好的工作。在現(xiàn)實(shí)生活中有些工作會(huì)對(duì)人體造成傷害，比如噴漆、重物搬運(yùn)等；有些工作要求質(zhì)量很高，人難以長時(shí)間勝任，比如汽車焊接、精密裝配等；有些工作人無法身臨其境，比如火山探險(xiǎn)、深海探密、空間探索等；有些工作不適合人去干，比如一些惡劣的環(huán)境、一些枯燥單調(diào)的重復(fù)性勞作等；這些都是機(jī)器人大顯身手的地方。服務(wù)機(jī)器人還可以為您治病保健、保潔保安；水下機(jī)器人可以幫助打撈沉船、鋪設(shè)電纜；工程機(jī)器人可以上山入地、開洞筑路；農(nóng)業(yè)機(jī)器人可以耕耘播種、施肥除蟲；軍用機(jī)器人可以沖鋒陷陣、排雷排彈……

現(xiàn)在社會(huì)上對(duì)機(jī)器人有很多迷惑，有人認(rèn)為機(jī)器人無所不能。這些朋友是從電影、電視、小說中認(rèn)識(shí)機(jī)器人的，他們眼中的機(jī)器人是神通廣大的萬能機(jī)器，當(dāng)他們看到現(xiàn)實(shí)的機(jī)器人時(shí)，他們會(huì)認(rèn)為現(xiàn)在的機(jī)器人太普通，不能稱之為機(jī)器人。有人認(rèn)為機(jī)器人是人，形狀必須像人，不像人怎么能叫機(jī)器人，然而現(xiàn)實(shí)中絕大多數(shù)的機(jī)器人樣子不像人，這使很多機(jī)器人愛好者大失所望。還有人認(rèn)為機(jī)器人上崗，工人就會(huì)下崗，無形中把機(jī)器人當(dāng)成了競爭對(duì)手，他們沒有想到機(jī)器人會(huì)為人做許多有益的事情，會(huì)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，給人類創(chuàng)造更多的就業(yè)機(jī)會(huì)。

機(jī)器人的定義

在科技界，科學(xué)家會(huì)給每一個(gè)科技術(shù)語一個(gè)明確的定義，但機(jī)器人問世已有幾十年，機(jī)器人的定義仍然仁者見仁，智者見智，沒有一個(gè)統(tǒng)一的意見。原因之一是機(jī)器人還在發(fā)展，新的機(jī)型，新的功能不斷涌現(xiàn)。根本原因主要是因?yàn)闄C(jī)器人涉及到了人的概念，成為一個(gè)難以回答的哲學(xué)問題。就像機(jī)器人一詞最早誕生于科幻小說之中一樣，人們對(duì)機(jī)器人充滿了幻想。也許正是由于機(jī)器人定義的模糊，才給了人們充分的想象和創(chuàng)造空間。
分類名稱
簡要解釋

操作型機(jī)器人
能自動(dòng)控制，可重復(fù)編程，多功能，有幾個(gè)自由度，可固定或運(yùn)動(dòng)，用于相關(guān)自動(dòng)化系統(tǒng)中。

程控型機(jī)器人
按預(yù)先要求的順序及條件，依次控制機(jī)器人的機(jī)械動(dòng)作。

示教再現(xiàn)型機(jī)器人
通過引導(dǎo)或其它方式，先教會(huì)機(jī)器人動(dòng)作，輸入工作程序，機(jī)器人則自動(dòng)重復(fù)進(jìn)行作業(yè)。

數(shù)控型機(jī)器人
不必使機(jī)器人動(dòng)作，通過數(shù)值、語言等對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教，機(jī)器人根據(jù)示教后的信息進(jìn)行作業(yè)。

感覺控制型機(jī)器人
利用傳感器獲取的信息控制機(jī)器人的動(dòng)作。

適應(yīng)控制型機(jī)器人
機(jī)器人能適應(yīng)環(huán)境的變化，控制其自身的行動(dòng)。

學(xué)習(xí)控制型機(jī)器人
機(jī)器人能“體會(huì)”工作的經(jīng)驗(yàn)，具有一定的學(xué)習(xí)功能，并將所“學(xué)”的經(jīng)驗(yàn)用于工作中。

智能機(jī)器人
以人工智能決定其行動(dòng)的機(jī)器人。

我國的機(jī)器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機(jī)器人分為兩大類，即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。所謂工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。而特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人，包括：服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。在特種機(jī)器人中，有些分支發(fā)展很快，有獨(dú)立成體系的趨勢(shì)，如服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、軍用機(jī)器人、微操作機(jī)器人等。目前，國際上的機(jī)器人學(xué)者，從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)將機(jī)器人也分為兩類：制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機(jī)器人，這和我國的分類是一致的。

空中機(jī)器人又叫無人機(jī)，近年來在軍用機(jī)器人家族中，無人機(jī)是科研活動(dòng)最活躍、技術(shù)進(jìn)步最大、研究及采購經(jīng)費(fèi)投入最多、實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)最豐富的領(lǐng)域。80多年來，世界無人機(jī)的發(fā)展基本上是以美國為主線向前推進(jìn)的，無論從技術(shù)水平還是無人機(jī)的種類和數(shù)量來看，美國均居世界之首位。

“別動(dòng)隊(duì)”無人機(jī)

縱觀無人機(jī)發(fā)展的歷史，可以說現(xiàn)代戰(zhàn)爭是推動(dòng)無人機(jī)發(fā)展的動(dòng)力。而無人機(jī)對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)爭的影響也越來越大。一次和二次世界大戰(zhàn)期間，盡管出現(xiàn)并使用了無人機(jī)，但由于技術(shù)水平低下，無人機(jī)并未發(fā)揮重大作用。朝鮮戰(zhàn)爭中美國使用了無人偵察機(jī)和攻擊機(jī)，不過數(shù)量有限。在隨后的越南戰(zhàn)爭、中東戰(zhàn)爭中無人機(jī)已成為必不可少的武器系統(tǒng)。而在海灣戰(zhàn)爭、波黑戰(zhàn)爭及科索沃戰(zhàn)爭中無人機(jī)更成了主要的偵察機(jī)種。

法國“紅隼”無人機(jī)

越南戰(zhàn)爭期間美國空軍損失慘重，被擊落飛機(jī)2500架，飛行員死亡5000多名，美國國內(nèi)輿論嘩然。為此美國空軍較多地使用了無人機(jī)。如“水牛獵手”無人機(jī)在北越上空?qǐng)?zhí)行任務(wù)2500多次，超低空拍攝照片，損傷率僅4％。AQM-34Q型147火蜂無人機(jī)飛行500多次，進(jìn)行電子竊聽、電臺(tái)干擾、拋撒金屬箔條及為有人飛機(jī)開辟通道等。

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小身材大能量？揭秘納米機(jī)器人的厲害之處

日前，北京大學(xué)工學(xué)院段慧玲教授課題組在智能微納米變體機(jī)器人設(shè)計(jì)理論、材料和結(jié)構(gòu)研制及功能化研究等方面取得重要進(jìn)展，這是該團(tuán)隊(duì)第一次真正實(shí)現(xiàn)了在納米尺度上可直接進(jìn)行3D到3D復(fù)雜變形的智能變體結(jié)構(gòu)，并提出了4D微納米打印技術(shù)。

納米級(jí)究竟是什么概念呢？我們?nèi)庋劭梢姷臄?shù)量級(jí)是毫米級(jí)，如果想要看見納米機(jī)器人，就需要用顯微鏡放大一百萬倍。

什么是納米機(jī)器人？

納米機(jī)器人是一種在納米或分子級(jí)別下可以被操控的機(jī)器，屬于分子仿生學(xué)范疇。其“納米”有兩層含義——一方面是物理尺寸上達(dá)到納米級(jí)的機(jī)器人，另一方面是用于執(zhí)行納米操作的機(jī)器人。

關(guān)于納米機(jī)器人的研究目前還停留在第一階段，即單純的生物和機(jī)械結(jié)合體，它更多指向在醫(yī)學(xué)方面進(jìn)行 健康 檢查和疾病治療的納米機(jī)器人。在研究人員設(shè)想的第二階段，納米機(jī)器人可以直接由原子或分子裝配成具有某種特定功能的裝置，并完成復(fù)雜的納米級(jí)任務(wù)。在第三階段，納米機(jī)器人則是人工智能與納米器械的結(jié)合。

如何制造納米機(jī)器人？

制造納米機(jī)器人，目前有物理和化學(xué)兩種方法。物理方法是指制造納米級(jí)精度的芯片所用到的光刻技術(shù)；而化學(xué)方法就是用化學(xué)物質(zhì)合成分子零件。

制造出機(jī)器后，下一步就是讓納米機(jī)器人“跑”起來。在微觀世界中，摩擦力、布朗運(yùn)動(dòng)等外因會(huì)對(duì)納米機(jī)器人造成“降維打擊”，因此驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)的實(shí)現(xiàn)十分困難。但正所謂辦法總比困難多，研究人員也分別給出了各自領(lǐng)域的解決方法——物理上可以由磁場、電場作用產(chǎn)生動(dòng)力；化學(xué)上可以依靠化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量來驅(qū)動(dòng)前行；而從生物的角度，DNA納米機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)依靠兩條DNA結(jié)合鏈，當(dāng)一條鏈和生物體內(nèi)的DNA單鏈結(jié)合時(shí)，另一條鏈就是自由的，分子運(yùn)動(dòng)會(huì)讓自由的結(jié)合鏈隨機(jī)與另一根生物體內(nèi)的DNA單鏈配對(duì)，這就相當(dāng)于人類的雙腳行走，從而實(shí)現(xiàn)空間的移動(dòng)。

納米機(jī)器人的應(yīng)用

目前，納米機(jī)器人在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛。一方面納米機(jī)器人可以通過識(shí)別人體內(nèi)部一些化學(xué)信號(hào)的變化，對(duì)疾病進(jìn)行診斷，幫助醫(yī)生在病人病情惡化前提供更有效的治療方案。另一方面，納米機(jī)器人被認(rèn)為是最精準(zhǔn)的靶向治療方式。它可以通過靶向精準(zhǔn)定位，辨析細(xì)胞好壞，精準(zhǔn)的將裝載藥物作用于癌細(xì)胞。此外，納米機(jī)器人還有協(xié)助外科手術(shù)等功能。

毫無疑問，未來納米機(jī)器人將被運(yùn)用于更多生活場景，或許它小小的身材釋放的巨大能量來改變?nèi)祟惖墓ぷ?、生活方式?劉怡戀)

指導(dǎo)老師：中國傳媒大學(xué)副教授于晗

外科醫(yī)生需要什么樣的智能手術(shù)機(jī)器人？｜醫(yī)生專欄

隨著智能化和機(jī)械化時(shí)代的到來，機(jī)器人在醫(yī)療領(lǐng)域也有著越來越多的應(yīng)用場景，比如機(jī)器人輔助影像學(xué)閱片，比如機(jī)器人輔助癱瘓患者康復(fù)鍛煉，比如機(jī)器人代替護(hù)士為患者發(fā)送藥物等等。其中在外科領(lǐng)域，近年來手術(shù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)也如雨后春筍一般蓬勃發(fā)展， 包括以達(dá)芬奇為代表的軟組織手術(shù)機(jī)器人，和骨科手術(shù)機(jī)器人為代表的硬組織導(dǎo)航手術(shù)機(jī)器人。

各種手術(shù)機(jī)器人都有著其獨(dú)特的設(shè)計(jì)初衷與思路，通過不同的工科手段控制機(jī)器臂，輔助完成部分/全部臨床手術(shù)操作，滿足不同的臨床手術(shù)需求，希望通過機(jī)器臂輔助增加外科手術(shù)的精準(zhǔn)性，達(dá)到提高手術(shù)療效、減少手術(shù)相關(guān)并發(fā)癥、縮短手術(shù)時(shí)間的目的。

不同的機(jī)器人原理不盡相同，從外觀到內(nèi)部構(gòu)造差異巨大，作為一名醫(yī)生，這不是我的專業(yè)，無法準(zhǔn)確做出評(píng)價(jià)。 但外科醫(yī)生是使用操作機(jī)器人的主體，醫(yī)生肯定希望機(jī)器人產(chǎn)品好用、實(shí)用。 那不如我們換一個(gè)角度，外科醫(yī)生需要什么樣的智能手術(shù)機(jī)器人呢？我們的需求是否有什么共通之處呢？是否我們的需求有著共同的解決辦法呢？下面我就從這個(gè)方面談?wù)勎业南敕ā?

01

智能化手術(shù)機(jī)器人的層次

在討論我們外科醫(yī)生需要什么樣的手術(shù)機(jī)器人前， 我覺得有必要把“機(jī)器人”進(jìn)行一些層次的劃分，不同層次的機(jī)器人滿足不同層次的需求，在不同的臨床層次上進(jìn)行應(yīng)用。

（一）層次1，機(jī)器。 機(jī)器具有這么幾個(gè)特點(diǎn)：

第一，重復(fù)性， 機(jī)器可以按照指令反復(fù)完成重復(fù)性操作，保證每次操作的準(zhǔn)確性和一致性，重復(fù)性操作中每次操作的差異很小。

第二，無疲勞性， 機(jī)器主要靠電能驅(qū)動(dòng)，無疲勞感，每次操作的力度均勻一致，不像人力操作，重復(fù)多次操作后會(huì)產(chǎn)生體力和精神上的疲勞感。

第三，穩(wěn)定性， 機(jī)器擁有足夠的穩(wěn)定性，在完成某些精細(xì)操作時(shí)比人力穩(wěn)定性更強(qiáng)，人力會(huì)受到肌肉的力量、耐力、協(xié)調(diào)性等影響。

第四，準(zhǔn)確性， 機(jī)器會(huì)根據(jù)設(shè)定好的空間坐標(biāo)系，準(zhǔn)確的從A點(diǎn)移動(dòng)至B點(diǎn)，或找到空間坐標(biāo)系中的任意一點(diǎn)，而人力不論是從A點(diǎn)到B點(diǎn)的移動(dòng)，或?qū)ふ胰我庖稽c(diǎn)，都需要較強(qiáng)的空間方位感。

（二）層次2，機(jī)器人： 當(dāng)從層次1的機(jī)器進(jìn)化到層次2的機(jī)器人時(shí)，就要具備一些特殊的能力。人除了有靈活活動(dòng)的肢體外，還有視覺、聽覺、觸覺等感知覺。

因此我覺得機(jī)器人這個(gè)層次，應(yīng)該也同樣具有這些感知覺，比如機(jī)器人 擁有視覺， 可以主動(dòng)監(jiān)視機(jī)械臂的空間運(yùn)動(dòng)軌跡，或者把人體組織進(jìn)行放大顯示，或者通過虛擬影像將重要組織（如腫瘤組織、血管、神經(jīng)等）進(jìn)行顯示；具有聽覺， 可以接受操作者的語音指令信息；具有觸覺， 即力學(xué)反饋，告知操作者是否觸及人體組織，及觸及了什么質(zhì)地的人體組織。

（三）層次3，智能機(jī)器人： 當(dāng)從層次2的機(jī)器人進(jìn)化到層次3的智能機(jī)器人時(shí)，無疑是要給機(jī)器人系統(tǒng)賦予人工智能。

機(jī)器人可以具有一定的思維能力， 比如糾錯(cuò)能力，當(dāng)機(jī)器人的視覺系統(tǒng)收集信息，發(fā)現(xiàn)機(jī)器臂沒有按照既定軌跡進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)操作時(shí)，及時(shí)報(bào)警或停止操作；比如規(guī)劃能力， 機(jī)器人可以預(yù)先設(shè)計(jì)好機(jī)器臂的運(yùn)動(dòng)軌跡，并提交操作者進(jìn)行判斷是否準(zhǔn)確可行；比如分析能力， 機(jī)器人可以通過聽覺系統(tǒng)識(shí)別操作者的命令要求，可以通過觸覺系統(tǒng)識(shí)別觸碰到的人體組織類型。

由此可見，當(dāng)“機(jī)器人”每進(jìn)化一個(gè)層次，它都更像一個(gè)真正的“人”而非單純機(jī)械，都會(huì)具有更加強(qiáng)大的功能，也能為操作者（外科醫(yī)生）提供更好的幫助，其應(yīng)用場景也就更加廣泛。 但目前為止，我覺得臨床上現(xiàn)有這些機(jī)器人都處于第一個(gè)及部分第二個(gè)層次，這就限制了其臨床應(yīng)用。

02

外科醫(yī)生需要什么樣的智能化手術(shù)機(jī)器人

追求更高層次的機(jī)器人，肯定能更好的服務(wù)于臨床。但具體上，外科醫(yī)生需要什么樣的機(jī)器人呢？外科醫(yī)生對(duì)機(jī)器人有什么具體要求呢？要回答這個(gè)問題， 首先要明確一點(diǎn)，我們到底需要一個(gè)獨(dú)立完成手術(shù)的機(jī)器人、醫(yī)生僅僅作為旁觀者和監(jiān)控者，還是需要一個(gè)輔助完成手術(shù)的機(jī)器人、醫(yī)生還是作為主導(dǎo)者和操作者。

不能否認(rèn)，隨著技術(shù)的發(fā)展，未來的某一天，機(jī)器人可以通過倫理，獨(dú)立完成手術(shù)操作，但就目前短期來看，恐怕我們還是需要后者更多一些。如果按照這個(gè)思路去想，外科醫(yī)生到底需要什么樣子的機(jī)器人呢？既然醫(yī)生是操作者，機(jī)器人是輔助者，那就像手術(shù)臺(tái)上主刀和助手的區(qū)別。我想一個(gè)優(yōu)秀的手術(shù)助手的標(biāo)準(zhǔn)，就可以作為機(jī)器人的需求標(biāo)準(zhǔn)。

我現(xiàn)在是北京市三甲醫(yī)院的副主任醫(yī)師，既當(dāng)過學(xué)生做過助手，也作為主刀醫(yī)生要求過我的助手。下面我就通過自身體會(huì)，結(jié)合機(jī)器人特點(diǎn)，談一談我對(duì)一個(gè)好的手術(shù)“助手”的認(rèn)識(shí)和需求。手術(shù)助手分為一助、二助、三助、甚至四助，機(jī)器人剛才說了同樣分為不同的層次，兩者之間有很多相互對(duì)應(yīng)的地方。

（一）清晰的暴露手術(shù)術(shù)野： 開放手術(shù)助手需要將皮膚、皮下組織、筋膜肌肉向周圍牽開，顯露需要進(jìn)行手術(shù)的關(guān)鍵解剖部位，在外科中俗稱“拉鉤”；腔鏡手術(shù)由于存在各種工作通道，助手不需要牽拉肌肉，但需要保持腔鏡鏡頭的穩(wěn)定，對(duì)準(zhǔn)需要進(jìn)行手術(shù)的關(guān)鍵解剖部位，在外科中俗稱“扶鏡子”；同時(shí)清晰的顯露手術(shù)術(shù)野還包括吸引器吸血等。

這些操作往往由三助、四助，即低年資醫(yī)師完成?？墒莿e小看這些操作，保持術(shù)野清晰是提高手術(shù)速度、保證手術(shù)精準(zhǔn)的前提要素。許多大外科主任腔鏡手術(shù)都有“御用”“扶鏡子”的助手；我在當(dāng)?shù)湍曩Y醫(yī)生時(shí)第一次得到我?guī)煾傅馁p識(shí)，也是由于一次手術(shù)過程中準(zhǔn)確的“拉鉤”，顯露出關(guān)鍵的解剖部位，我?guī)煾刚f我看懂這種手術(shù)了，知道上級(jí)醫(yī)師需要什么。

但就像上面我談到的，人力是會(huì)疲勞的，助手的手部力量不足，或術(shù)中注意力不集中，會(huì)導(dǎo)致“拉鉤”拉不到位，“扶鏡子”扶不穩(wěn)，從而影響手術(shù)進(jìn)度。而機(jī)器臂方面則可以克服這些不足，機(jī)械臂不會(huì)疲勞，可以提供持續(xù)、恒定的牽引力或把持力；機(jī)械臂還可以比人手更加靈活，通過增加機(jī)械臂的關(guān)節(jié)，術(shù)者可以根據(jù)自己需要隨意調(diào)整用力方向，更好的滿足手術(shù)需要。同時(shí)可以引入智能化，如自動(dòng)追蹤術(shù)者手術(shù)操作部位，調(diào)整機(jī)械臂的方向角度；通過術(shù)者語音控制，調(diào)整機(jī)械臂角度；自動(dòng)識(shí)別出血，進(jìn)行吸血操作等。

（二）精準(zhǔn)化操作： 不論是主刀，還是助手（特別是一助），都需要精準(zhǔn)化的操作，外科醫(yī)生最基本的素質(zhì)就是膽大、心細(xì)、手巧，其中手巧就表現(xiàn)在精細(xì)化的操作。

就拿我們脊柱外科醫(yī)生行腰椎減壓手術(shù)為例，有些部位減壓、骨質(zhì)去除操作（如去除棘突、部分椎板、下關(guān)節(jié)突等）可以大刀闊斧，但一旦到了神經(jīng)周圍，如去除椎板內(nèi)層和黃韌帶、去除上關(guān)節(jié)突、擴(kuò)大神經(jīng)根管，這些操作就要精雕細(xì)琢。

這其中機(jī)器人可以進(jìn)行參與很多，一些風(fēng)險(xiǎn)性低、重復(fù)性強(qiáng)的操作可以交給機(jī)器人完成，如將椎板逐層磨削、打?。欢恍╋L(fēng)險(xiǎn)性高的操作可由機(jī)器人輔助完成，如機(jī)械臂可以通過規(guī)劃定位，或光電感受器，尋找硬膜、神經(jīng)根位置和走行，協(xié)助術(shù)者避開神經(jīng)根，從相對(duì)安全的位置開始進(jìn)行減壓操作，逐步擴(kuò)大減壓范圍。

外科醫(yī)生手術(shù)中還很強(qiáng)調(diào)手感，比如我們脊柱外科醫(yī)生行椎弓根釘置入過程中，需要靠開路錐感受椎弓根內(nèi)的松質(zhì)骨，錐子進(jìn)入的過程中會(huì)有一種“踏雪感”，如果阻力突然增加，那有可能觸碰到了椎弓根的皮質(zhì)，需要調(diào)整方向，如果阻力突然消失，那有可能穿破了椎弓根的皮質(zhì)，造成置釘失敗或?yàn)?zāi)難性的損傷。

機(jī)器人輔助置釘也可以按此思路進(jìn)行新的手術(shù)器械的研發(fā)，機(jī)器人可以帶有觸覺功能，即通過各種應(yīng)力或光電傳感器，感受應(yīng)力或電信號(hào)的變化，并將這些數(shù)據(jù)反饋給機(jī)器人，從而由機(jī)器人判斷螺釘是否穿破椎弓根皮質(zhì)。

（三）更好的顯示效果： 主刀或者助手（特別是一助）還希望術(shù)中有更好的視覺顯示效果，能夠清晰的顯示手術(shù)部位的重要解剖結(jié)構(gòu)（血管、神經(jīng)、腫瘤瘤體、骨骼解剖標(biāo)志點(diǎn)等）。

而有些重要的血管、神經(jīng)都很細(xì)小，人肉眼的分辨率是有限的，加上外科醫(yī)生可能存在各種視力問題（如近視、散光、老花等），這些因素都會(huì)影響醫(yī)生的判斷，造成血管、神經(jīng)損傷。

臨床上目前通過各種術(shù)中設(shè)備將這些重要結(jié)構(gòu)放大顯示，如脊柱外科、耳鼻喉科、血管科醫(yī)生應(yīng)用的鑲嵌式放大鏡，神經(jīng)外科醫(yī)生應(yīng)用的顯微鏡，普外科、泌尿科、胸外科、婦產(chǎn)科醫(yī)生應(yīng)用的腹腔鏡，骨科關(guān)節(jié)鏡、脊柱內(nèi)鏡等，都是通過不同的設(shè)備將術(shù)野放大，清晰的顯示原本細(xì)小的解剖結(jié)構(gòu)，達(dá)到提高手術(shù)精度的目的。

術(shù)野放大的好處是手術(shù)細(xì)節(jié)的清晰度增加，但缺點(diǎn)是觀察范圍的縮小。 機(jī)器人可以整合這些設(shè)備，通過不同的臨床需求調(diào)整最適宜的放大率，并通過機(jī)械臂的高自由度調(diào)整最佳觀察角度，為醫(yī)生提供最佳的術(shù)野顯示。 有時(shí)外科醫(yī)生還需要有一雙“透視眼”，比如肺惡性腫瘤都藏匿于正常肺組織內(nèi)，突出的椎間盤位于脊髓、神經(jīng)根下方，醫(yī)生需要通過自身經(jīng)驗(yàn)和術(shù)前影像學(xué)檢查，判斷病變組織位置。

就拿我們脊柱外科為例，就是最常見的腰椎間盤突出癥手術(shù)，我們外科醫(yī)生首先需要去除部分椎板和關(guān)節(jié)突，切開黃韌帶，分離開神經(jīng)根，才能看見突出的椎間盤。這些操作每一步都存在很多“陷阱”。

骨質(zhì)去除少了影響觀察，去除多了影響穩(wěn)定性；黃韌帶可能與下方硬膜、神經(jīng)根粘連；神經(jīng)根本身位置可能存在各種解剖變異；突出的椎間盤可能對(duì)神經(jīng)根擠壓、使神經(jīng)根偏離正常位置；突出的椎間盤可能位于神經(jīng)根“肩上”，也可能位于“腋下”，可能向上游離至上位椎體后緣，也可能向下游離至下位椎體后緣。

為了規(guī)避這些“陷阱”，目前大都依賴于醫(yī)生對(duì)患者術(shù)前影像學(xué)資料（如CT、核磁等）的觀察，通過人腦對(duì)各種組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行重建，并術(shù)中根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析判斷。機(jī)器人對(duì)圖像的重建、整合能力肯定優(yōu)于人腦，可以術(shù)前準(zhǔn)確重建出病變組織的空間位置，及其與周圍正常組織的毗鄰關(guān)系，并可以整合虛擬現(xiàn)實(shí)VR、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR等技術(shù)，通過這些技術(shù)進(jìn)行術(shù)中圖像輸出，為術(shù)者和助手提供病變組織位置，及其與周圍重要組織（血管、神經(jīng)等）位置關(guān)系。

這些特殊的顯示效果可以提高手術(shù)的精準(zhǔn)度，提升手術(shù)速度效率，減少術(shù)中副損傷的發(fā)生率。 將來更加智能的機(jī)器人系統(tǒng)可能能自動(dòng)根據(jù)術(shù)者當(dāng)前操作過程提供相關(guān)的術(shù)野顯示效果，并可以按照術(shù)者的要求對(duì)術(shù)野進(jìn)行放大、縮小顯示，或三維組織結(jié)構(gòu)信息顯示。

（四）空間位置提醒： 作為一名好的外科醫(yī)生，除了良好的手術(shù)技巧之外，空間位置想象能力也很重要。 如剛才所述，外科醫(yī)生需要通過大腦對(duì)患者術(shù)前影像學(xué)資料進(jìn)行重建、整合判斷病變組織位置，分析患者解剖結(jié)構(gòu)有無變異，如何通過解剖標(biāo)志尋找到病變組織。

比如我們脊柱外科醫(yī)生行椎弓根釘置入前，需要術(shù)前分析患者CT資料，在腦海中規(guī)劃置釘入點(diǎn)、置釘角度，患者關(guān)節(jié)突增生可能影響入點(diǎn)選擇，椎弓根傾斜度、椎體旋轉(zhuǎn)度可能影響置釘角度。脊柱外科醫(yī)生行脊柱內(nèi)鏡手術(shù)時(shí)，內(nèi)窺鏡放大細(xì)節(jié)的同時(shí)會(huì)出現(xiàn)術(shù)野的縮小，需要準(zhǔn)確判斷內(nèi)鏡位置，在有限的視野內(nèi)分辨重要的解剖標(biāo)志點(diǎn)，如不準(zhǔn)確時(shí)醫(yī)生要判斷需要向頭、尾、內(nèi)、外哪個(gè)方向調(diào)整內(nèi)鏡角度，滿足手術(shù)需求。

脊柱外科醫(yī)生行開放手術(shù)時(shí)，同樣需要術(shù)者和助手具有較強(qiáng)的空間位置感，通過重要的解剖標(biāo)志點(diǎn)判斷需要減壓的位置，如頸椎后路椎管成形術(shù)，需根據(jù)解剖形態(tài)判斷椎板和關(guān)節(jié)突連接部的位置，判斷磨鉆使用的角度，磨鉆位置過高、角度不足可能導(dǎo)致椎板殘留，磨鉆位置過低、角度過大可能導(dǎo)致磨入側(cè)塊內(nèi)。

再如腰椎椎管減壓術(shù)，需要準(zhǔn)確判斷椎板、下關(guān)節(jié)突、上關(guān)節(jié)突的相對(duì)位置關(guān)系，判斷各個(gè)部分去除的范圍，既保證減壓充分，又盡量保留關(guān)節(jié)突、最大程度維持腰椎術(shù)后穩(wěn)定性；就連最常見的腰椎間盤突出切除術(shù)，都需要準(zhǔn)確判斷椎間盤與神經(jīng)根之間的關(guān)系，避免遺漏脫出的髓核。

外科醫(yī)生的空間感來源于手術(shù)經(jīng)驗(yàn)的不斷積累、閱讀并重建術(shù)前影像學(xué)資料能力的不斷提升、以及一些空間位置感的天賦。如果術(shù)者或助手位置感不強(qiáng)，手術(shù)經(jīng)驗(yàn)少，不能準(zhǔn)確在大腦中重建出患者的影像學(xué)資料，那就會(huì)造成手術(shù)失誤，或者手術(shù)時(shí)間延長。

而機(jī)器人， 特別是骨科機(jī)器人，設(shè)計(jì)上就標(biāo)配有空間位置判斷能力，能夠根據(jù)患者術(shù)前或術(shù)中的CT掃描，獲得患者重要組織結(jié)構(gòu)的全部空間信息。 包括重要解剖標(biāo)志點(diǎn)、標(biāo)志點(diǎn)與標(biāo)志點(diǎn)之間、標(biāo)志點(diǎn)與手術(shù)靶點(diǎn)之間的空間位置關(guān)系，并將這些空間位置關(guān)系在機(jī)器人的電腦中進(jìn)行合成、分析、定位。

可是就目前而言，機(jī)器人雖然存儲(chǔ)有患者重要組織的全部空間信息，但無法100%全部輸出給術(shù)者或助手，比如脊柱手術(shù)機(jī)器人，其輸出的僅僅是椎弓根的信息（椎弓根釘?shù)娜朦c(diǎn)、軌跡、角度等），但其實(shí)機(jī)器人還存儲(chǔ)有椎板的厚度、傾斜度，關(guān)節(jié)突的增生、內(nèi)聚程度，椎間盤的高度，神經(jīng)根的位置、走行，突出的間盤與神經(jīng)根間的關(guān)系等等，這些信息對(duì)于術(shù)中減壓過程很重要，對(duì)于提高手術(shù)療效和安全性也很重要，卻沒有很好的將其進(jìn)行輸出。

如果能將這些重要組織結(jié)構(gòu)的空間位置信息進(jìn)行恰當(dāng)?shù)妮敵?，通過可行的方法手段進(jìn)行顯示，可以彌補(bǔ)術(shù)者及助手空間想象力不足的缺陷，可起到事半功倍的效果。 將來更加智能化的機(jī)器人可能能自動(dòng)跟蹤手術(shù)進(jìn)程，為術(shù)者提供當(dāng)前操作步驟所需的三維空間信息。

（五）風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和糾錯(cuò)能力： 手術(shù)過程是一個(gè)術(shù)者與助手，術(shù)者與護(hù)士，術(shù)者與麻醉師交互的過程，在人與人不斷的交流中可以互相提醒，查缺補(bǔ)漏，避免錯(cuò)誤、失誤的出現(xiàn)。特別是術(shù)者與助手的溝通，更顯得尤為重要，好的助手可以幫助術(shù)者避免很多醫(yī)療事故的發(fā)生。

我們脊柱外科開放手術(shù)，往往是術(shù)者站在患者一側(cè)，助手站在患者另一側(cè)，由于觀察角度的問題，骨質(zhì)結(jié)構(gòu)會(huì)造成視野造成干擾，術(shù)者會(huì)產(chǎn)生視覺盲區(qū)。比如腰椎減壓手術(shù)去除上關(guān)節(jié)突這一操作，術(shù)者站在患者左側(cè)去除左側(cè)的上關(guān)節(jié)突，但此時(shí)殘留的下關(guān)節(jié)突可能會(huì)對(duì)視野產(chǎn)生干擾，就像打一口井，要深入到井下打水，井壁會(huì)阻擋視線。此時(shí)助手就顯得尤為重要，他站在對(duì)側(cè)，視線不受干擾，當(dāng)術(shù)者進(jìn)行椎管減壓，特別是神經(jīng)根管減壓時(shí)，助手可以幫助術(shù)者分離神經(jīng)根與周圍組織的粘連，協(xié)助觀察手術(shù)器械（椎板咬骨鉗、磨鉆等）是否會(huì)對(duì)硬膜及神經(jīng)根造成損傷。

助手因年資、手術(shù)經(jīng)驗(yàn)、手術(shù)專注度等的差異，會(huì)造成風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和糾錯(cuò)能力的不同，從而直接或間接影響到手術(shù)的安全性。 此時(shí)如果引用機(jī)器人，能夠通過各種機(jī)器人相關(guān)視覺系統(tǒng)，觀察到手術(shù)全局，并在不同角度反饋給術(shù)者，術(shù)者便可以更好的掌控手術(shù)全過程。

還拿腰椎減壓手術(shù)舉例子，在術(shù)者同側(cè)引入觀察機(jī)器人，可以判斷術(shù)者是否按照既定軌跡進(jìn)行減壓操作，減壓范圍、深度、手術(shù)器械與神經(jīng)根關(guān)系都可以得到精準(zhǔn)化、個(gè)體化控制；而在術(shù)者對(duì)側(cè)的機(jī)器人，可以通過顯示屏顯示助手視野，術(shù)者在一些風(fēng)險(xiǎn)性較高的操作時(shí)可以利用對(duì)側(cè)圖像進(jìn)行參考，避免副損傷的發(fā)生。

再比如椎弓根釘置入過程，術(shù)者會(huì)預(yù)先設(shè)計(jì)好螺釘置入的入點(diǎn)、軌跡、角度、深度等信息，并將這些信息傳遞給機(jī)器人，機(jī)器人可以監(jiān)視整個(gè)置釘過程，當(dāng)螺釘置入偏離這些預(yù)定值時(shí)即出現(xiàn)報(bào)警，提醒術(shù)者進(jìn)行進(jìn)一步判斷，置釘過程是否準(zhǔn)確。

這就像我們開車時(shí)的后視鏡上的并線輔助、道路偏航提醒、倒車影像等，有經(jīng)驗(yàn)的司機(jī)可能用不到，但在一些特殊情況下，這些風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和糾錯(cuò)能力系統(tǒng)可以避免很多事故的發(fā)生。 將來加入人工智能的機(jī)器人甚至可以做到人機(jī)交互，機(jī)器人對(duì)手術(shù)過程中的錯(cuò)誤、危險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警，并提出相應(yīng)的解決方案，使機(jī)器人更像一個(gè)擁有豐富經(jīng)驗(yàn)的手術(shù)助手。

（六）更便捷的操作方式： 機(jī)器人需要更加便捷、符合術(shù)者習(xí)慣的操作系統(tǒng)。智能手機(jī)之所以能取代傳統(tǒng)按鍵手機(jī)，除了智能手機(jī)采用了更強(qiáng)大的芯片處理器，更大量的觸屏操作，更人性化的操作系統(tǒng)，更快的圖像處理能力，更快速的網(wǎng)絡(luò)連接外，很大程度上在于智能手機(jī)包含有更多專門為其設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序方便了我們的生活，也改變了傳統(tǒng)的手機(jī)僅僅是通訊工具這一屬性。

我們前一秒鐘還在看微信、刷微博，下一秒鐘餓了需要各種外賣小程序進(jìn)行點(diǎn)餐操作，或者在下一秒鐘因出門辦事需要打開導(dǎo)航小程序，又或者在下一秒鐘需要聽音樂放松一下而打開音樂播放器小程序。這些都拓展了手機(jī)的應(yīng)用場景，使其不僅僅是打電話發(fā)短信這么簡單。

機(jī)器人系統(tǒng)也是一樣，可以整合的因素太多太多了，不應(yīng)該僅僅把它當(dāng)成是機(jī)械臂，或者是導(dǎo)航的工具。它可以根據(jù)手術(shù)進(jìn)程呈現(xiàn)不同的應(yīng)用場景，比如現(xiàn)在術(shù)者需要進(jìn)行椎弓根置釘，那機(jī)器人可以作為導(dǎo)航機(jī)械臂，下一步術(shù)者需要了解脊柱畸形的程度，機(jī)器人可以呈現(xiàn)患者術(shù)前的三維脊柱模型，再下一步術(shù)者可能需要進(jìn)行截骨矯形，機(jī)器人可以呈現(xiàn)出截骨方案，并預(yù)估截骨后的矯形程度。

這些可以由不同的機(jī)器人完成，當(dāng)然最好是一個(gè)機(jī)器人包含不同的模塊，需要哪種模塊就調(diào)取哪種模塊，完成不同的功能。 總之一個(gè)機(jī)器人擁有越多的功能，且擁有在不同功能間自由切換的能力，其就可能擁有更廣闊的應(yīng)用市場。

以上就是我從一名臨床醫(yī)生需求的角度，對(duì)醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人及其發(fā)展的一些不成熟的想法和體會(huì)，這其中有些可能是向往的烏托邦，有些可能需要凝練出具體的科學(xué)問題加以解決，有些可能是需要更專業(yè)的工科設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)。

20年前沒有多少人會(huì)想象自己能擁有一部屬于自己的手提電話機(jī)且這部手機(jī)在一天大部分時(shí)間還不用于接打電話，10年前沒有多少人會(huì)想象我們用手機(jī)打電話不僅能聽見對(duì)方的聲音還能看見對(duì)方的面容，甚至3年前沒有多少人想象到我們連開會(huì)都變成在各自手機(jī)終端上進(jìn)行了。

沒有多少人能預(yù)測未來，未來到底發(fā)展到什么科學(xué)技術(shù)水平，但有一點(diǎn)是肯定的，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是讓我們的生活變得更加便捷、簡單、高效。

同樣我們醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人也應(yīng)該如此，機(jī)器人應(yīng)該要使我們的手術(shù)操作變得更加簡單、精準(zhǔn)、高效，機(jī)器人的設(shè)計(jì)應(yīng)該更加的小巧、便捷，機(jī)器人應(yīng)該整合更多的功能和感知系統(tǒng)，機(jī)器人應(yīng)該有更加強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算和人工智能，這樣才能使機(jī)器人擁有更加強(qiáng)大的生命力和更廣闊的應(yīng)用場景。

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