第五部分机器人应用之三---医用机器人

1、医用机器人医用机器人 医用机器人的特点医用机器人的特点 医用机器人的分类医用机器人的分类 医用机器人的控制医用机器人的控制 医用机器人的应用医用机器人的应用 医用机器人的特点医用机器人的特点 医用机器人在医用机器人在以下方面具有显著以下方面具有显著的的特征特征：u直接直接与人（患者、护理人员等）接触。与人（患者、护理人员等）接触。u作业作业内容变化无常。内容变化无常。u不能不能发生误动作。发生误动作。u机器人机器人的使用者都是非专业人员。的使用者都是非专业人员。医用机器人的对象主要是病人，所关注的是人的生医用机器人的对象主要是病人，所关注的是人的生命，所以对机器人的安全性方面有很高的要求。命，

2、所以对机器人的安全性方面有很高的要求。除了安全性之外，医用机器人还具有定位准确、状除了安全性之外，医用机器人还具有定位准确、状态稳定、可以实现手术微创、缩短医疗时间、降低态稳定、可以实现手术微创、缩短医疗时间、降低医疗成本等特点，能大大的提高手术的质量。医疗成本等特点，能大大的提高手术的质量。 医用机器人的分类医用机器人的分类应用领域应用领域装置示例装置示例检查、诊断检查、诊断基于图像诊断确定病灶位置的装置、确定诊断探头基于图像诊断确定病灶位置的装置、确定诊断探头位置的装置、生理检查支援系统位置的装置、生理检查支援系统治疗治疗手术支援机器人、显微外科支援机器人、放射线治手术支援机器人、显微外科

3、支援机器人、放射线治疗标的定位装置等疗标的定位装置等医院内部间接作医院内部间接作业业检验样本输送装置、食物输送机器人、药品分发机检验样本输送装置、食物输送机器人、药品分发机器人器人康复支援康复支援步行训练支援、韧性训练支援步行训练支援、韧性训练支援自立支援自立支援步行支援、动力装置、饮食支援机器人步行支援、动力装置、饮食支援机器人护理支援护理支援转移支援装置、环境控制装置转移支援装置、环境控制装置医学教育培训医学教育培训心肺移植仿真、内窥镜操作仿真、内窥镜下的手术心肺移植仿真、内窥镜操作仿真、内窥镜下的手术仿真仿真生物科学支援生物科学支援显微受精支援系统、细胞操作显微受精支援系统、细胞操作 运

4、送药品机器人可代替护士送饭、送病例和化验单等，较为著名的有美国TRC公司的Help Mate机器人。 移动病人机器人主要帮助护士移动或运送瘫痪、或行动不便的病人，如英国的PAM机器人。 临床医疗用机器人包括外科手术机器人和诊断与治疗机器人，可以进行精确的外科手术或诊断，如日本的WAPRU-4胸部肿瘤诊断机器人；美国的“达芬奇系统”，在医生操纵下，可以精确完成心脏瓣膜修复手术和癌变组织切除手术。康复机器人又叫为残疾人服务的机器人，可以帮助残疾人恢复独立生活能力，如美国的Prab Command系统。英国科学家正在研发一种护理机器人，能用来分担护理人员繁重琐碎的护理工作。它将帮助医护人员确认病人的

5、身份，并准确无误地分发所需药品。将来，护理机器人还可以检查病人体温、清理病房，甚至通过视频传输帮助医生及时了解病人病情。 医用教学机器人是理想的教具。美国医护人员目前使用一部名为“诺埃尔”的教学机器人，它可以模拟即将生产的孕妇，甚至还可以说话和尖叫。通过模拟真实接生，有助于提高妇产科医护人员手术配合和临场反应。全球9款最先进的医用机器人 爬行摄像胶囊机器人 游动摄像胶囊机器人 远程诊断机器人 肌肉机器人 摄影机器人 前列腺诊疗机器人 吞服式机器人 结肠诊疗机器人 采血机器人。爬行摄像胶囊机器人爬行摄像胶囊机器人这个受蠕虫启发而开发的这个受蠕虫启发而开发的“摄像胶摄像胶囊囊”机器人可携带摄像机，

6、通过有弹性机器人可携带摄像机，通过有弹性的的“腿腿”爬进患者的消化道，替代传统爬进患者的消化道，替代传统内窥镜进行检查。它可用来检查食管、内窥镜进行检查。它可用来检查食管、胃和十二指肠内部的损伤或溃疡情况，胃和十二指肠内部的损伤或溃疡情况，还可以还可以“爬爬”进肠道治病。这款机器人进肠道治病。这款机器人由意大利圣安娜高等学校的由意大利圣安娜高等学校的CRIM实验室实验室所开发的。所开发的。游动摄像胶囊机器人游动摄像胶囊机器人这款游动摄像胶囊机器人由微型螺旋这款游动摄像胶囊机器人由微型螺旋桨驱动，其设计用于检查人体消化系统。桨驱动，其设计用于检查人体消化系统。该游动摄像胶囊机器人在被患者从嘴里吞

7、该游动摄像胶囊机器人在被患者从嘴里吞服下以后，它会接收医生传递的指令，服下以后，它会接收医生传递的指令，“游动游动”检查医生所怀疑的区域。检查医生所怀疑的区域。机器人远程诊断如图所示，一个护士正通过如图所示，一个护士正通过RP-7医疗医疗机器人向护士咨询医生。除了有一个摄像机器人向护士咨询医生。除了有一个摄像头和屏幕可以让病人和医生看到彼此外，头和屏幕可以让病人和医生看到彼此外，这个机器人还可以连接到听诊器、耳镜和这个机器人还可以连接到听诊器、耳镜和超声波扫描仪，从而使医生可以最大限度超声波扫描仪，从而使医生可以最大限度地像亲临现场一样进行诊疗。这样远程的地像亲临现场一样进行诊疗。这样远程的诊

8、断能够达到与面对面的听诊近乎一样的诊断能够达到与面对面的听诊近乎一样的效果。效果。远程诊断机器人肌肉机器人RI-MAN机器人是由日本名古屋理研生物机器人是由日本名古屋理研生物模拟控制研究中心开发的医用搬运工模型。它模拟控制研究中心开发的医用搬运工模型。它的身高为的身高为158158厘米，重量为厘米，重量为100100公斤，不仅有柔公斤，不仅有柔软、安全的外型，其其手臂和躯干上安装的接软、安全的外型，其其手臂和躯干上安装的接触传感器能够产生感应，使它接收相应的指令触传感器能够产生感应，使它接收相应的指令后能小心翼翼地抱起或搬动患者。从长远来看，后能小心翼翼地抱起或搬动患者。从长远来看，RI-MA

9、N机器人可实现抬举搬运患者，能取代机器人可实现抬举搬运患者，能取代护工去照顾老人或体弱多病者。护工去照顾老人或体弱多病者。肌肉机器人摄影机器人在微创手术在微创手术( (即即“锁孔手术锁孔手术”)”)中，摄中，摄影机器人影机器人 FreeHand 可以让外科医生运可以让外科医生运用头和脚来控制腹腔镜相机。这意味着用头和脚来控制腹腔镜相机。这意味着他们可以腾出手来做手术。他们可以腾出手来做手术。摄影机器人前列腺诊疗机器人根据设计，根据设计，Probot机器人可以让外机器人可以让外科医生准确地切除肥大的前列腺，将对患科医生准确地切除肥大的前列腺，将对患者造成的伤痛降至最小程度。外科医生只者造成的伤痛

10、降至最小程度。外科医生只需指定要切除的前列腺部分，无需进一步需指定要切除的前列腺部分，无需进一步干预，机器人即可自动将其切除。干预，机器人即可自动将其切除。前列腺诊疗机器人吞服式机器人患者可将一块块的患者可将一块块的ARES ARES 机器人机器人( (即即“可重可重构装配腔内手术系统构装配腔内手术系统”)”)吞入腹中，或由医生通吞入腹中，或由医生通过自然开口将其一块块插入人体，接着，它们过自然开口将其一块块插入人体，接着，它们会在体内自行组装。这样一来，外科医生在少会在体内自行组装。这样一来，外科医生在少切口或根本不用切口的情况下也能对患者进行切口或根本不用切口的情况下也能对患者进行手术。患

11、者要吞服手术。患者要吞服1515块不同的机器人组件，后块不同的机器人组件，后者进入体内受损部位。一旦到达指定位置，机者进入体内受损部位。一旦到达指定位置，机器人组件就会组装成一个能够实施手术的较大器人组件就会组装成一个能够实施手术的较大工具。工具。吞服式机器人结肠诊疗机器人Endotics结肠诊疗机器人利用钳子和结肠诊疗机器人利用钳子和扩充器自行拉动在肠道内移动，而不需要扩充器自行拉动在肠道内移动，而不需要像常规结肠镜那样由医生将其推入患者体像常规结肠镜那样由医生将其推入患者体内。内。Endotics机器人对肠壁施加的压力更机器人对肠壁施加的压力更小，从而减轻了患者的不适感。机器人的小，从而减

12、轻了患者的不适感。机器人的移动方式是受尺蠖毛虫的启发。移动方式是受尺蠖毛虫的启发。结肠诊疗机器人采血机器人顾名思义，采血机器人顾名思义，采血机器人Bloodbot用于采用于采集血样，由英国伦敦大学帝国学院的研究人集血样，由英国伦敦大学帝国学院的研究人员亚历克斯员亚历克斯奇瓦诺维奇奇瓦诺维奇 ( (AlexZivanovic)和和布赖恩布赖恩戴维斯戴维斯( (BrianDavies) )开发。开发。20092009年年1212月月2323日，伦敦亨特里恩博物馆日，伦敦亨特里恩博物馆 ( (Hunterian Museum) )将公开展出将公开展出Bloodbot及其它机器人。及其它机器人。采血机

13、器人Da Vinci机器人2000年年1月月9日，美国日，美国Intuitive Surgical公司成公司成功开发出功开发出Da Vinci(达达芬奇芬奇)外科手术机器人系统，它外科手术机器人系统，它是目前为数不多的商品化的使用技术之一。是目前为数不多的商品化的使用技术之一。达芬奇外达芬奇外科手术系统是一种高级机器人科手术系统是一种高级机器人平台。平台。达达芬奇外科手术系统芬奇外科手术系统包括一个包括一个外科医生控制台外科医生控制台 、多功能手术床、各种手术器械和图像处理设备。手术多功能手术床、各种手术器械和图像处理设备。手术医生在控制台上通过主医生在控制台上通过主手操作手操作机器人动作，通

14、过脚踏机器人动作，通过脚踏板来控制高质量的视觉系统。板来控制高质量的视觉系统。多功能手术床包括多功能手术床包括2个机个机器人手臂和一个内窥镜挟持手臂为避免损伤患者微器人手臂和一个内窥镜挟持手臂为避免损伤患者微细组织和神经，内窥镜手臂在手术切口细组织和神经，内窥镜手臂在手术切口1cm 上回转上回转。临床手术中，达芬奇机器人以应用于实施胸腺切除术、临床手术中，达芬奇机器人以应用于实施胸腺切除术、肺大泡结扎术、膈疝修补术、食管裂孔疝修补术、肺肺大泡结扎术、膈疝修补术、食管裂孔疝修补术、肺叶切除术等叶切除术等20余台手术余台手术 这一部分是达芬奇机器人的控制中心，机器人操作员坐在无菌区外，用手或脚来控

15、制机器人和一个3D内窥镜。 外科医生控制台 这一部分是达芬奇机器人的操作部位，为机械臂和内窥镜臂提供支撑，和病人直接接触，需要无菌。 各种手术器械和多功能手术床 这一部分内装有图像处理系统，在手术过程中由一名无需在无菌区的人员操作。 图像处理设备达芬奇机器人优点1、从患者角度：（1）手术操作更精确，与胸腔镜（二维视觉）相比，因三）手术操作更精确，与胸腔镜（二维视觉）相比，因三维视觉可放大维视觉可放大10-15倍，使手术精确度大大增加，术后恢倍，使手术精确度大大增加，术后恢复快，愈合好。复快，愈合好。（2）创伤更小使微创手术指征更广；减少术后疼痛；缩短）创伤更小使微创手术指征更广；减少术后疼痛；缩短住院时间；减少失血量；减少术中的组织创伤和炎性反应住院时间；减少失血量；减少术中的组织创伤和炎性反应导致的术后粘连；