機器人被譽(yù)為制造業(yè)皇冠上的明珠,醫療機器人更是各國爭搶的技術(shù)和戰略制高點(diǎn)。根據波士頓咨詢(xún)的估算,2020年全球醫療機器人市場(chǎng)規模有望達到114億美元。其中,手術(shù)機器人約占60%的市場(chǎng)份額,規模最大。
我國政府高度重視醫療機器人的發(fā)展,國務(wù)院印發(fā)的《中國制造2025》、國家發(fā)改委等部門(mén)提出的《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃(2016-2020)》、北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì )提出的《關(guān)于促進(jìn)北京市智能機器人科技創(chuàng )新與成果轉化工作的意見(jiàn)》等政策都為醫療機器人的發(fā)展保駕護航。
根據國際機器人聯(lián)合會(huì )(IFR)分類(lèi),醫療機器人可以分為手術(shù)機器人、康復機器人、輔助機器人和服務(wù)機器人四大類(lèi)。目前國際上產(chǎn)業(yè)化較為完善的是手術(shù)機器人與康復機器人中的外骨骼機器人。
手術(shù)機器人 我國手術(shù)機器人以其較高的技術(shù)門(mén)檻形成了非常明顯的產(chǎn)學(xué)研結合特征,領(lǐng)域內龍頭企業(yè)產(chǎn)品多為高?蒲谐晒D化而來(lái)。目前手術(shù)機器人主要在骨外科、神經(jīng)外科、腹腔鏡外科以及血管介入治療等科室應用廣泛。手術(shù)機器人能夠在有限的自由度下完成一系列精準的操作,以其定位精度和操作精度提高手術(shù)成功率,實(shí)現了微創(chuàng )手術(shù),減少醫生在手術(shù)過(guò)程中所受的輻射量,縮短患者住院恢復的時(shí)間。
據羿戓信息所了解,當前,手術(shù)機器人產(chǎn)業(yè)化的制約因素主要在技術(shù)缺陷、管理應用和使用成本三方面。定位技術(shù)和人機交互技術(shù)是手術(shù)機器人的主要技術(shù)壁壘。由于觸覺(jué)和溫度感覺(jué)的缺失,醫生在機器人手術(shù)中所得到的術(shù)中信息較傳統手術(shù)少很多,需要開(kāi)發(fā)精細力反饋控制系統。此外,目前機器人手術(shù)質(zhì)量評估體系尚不完善,治療費用也沒(méi)有納入醫保,無(wú)論設備本身還是耗材都非常昂貴,維護成本高,患者負擔較重。
未來(lái),手術(shù)機器人的主要發(fā)展趨勢是專(zhuān)業(yè)化、遠程化、智能化、集成化和小型化。已經(jīng)有很多公司及科研機構把研發(fā)注意力轉移到“達芬奇”手術(shù)機器人系統未占領(lǐng)的領(lǐng)域,如神經(jīng)外科、骨科、眼科等,F在的手術(shù)機器人基本只能實(shí)現術(shù)中操作,而術(shù)前規劃和術(shù)后評估跟蹤功能難以達成。未來(lái)手術(shù)機器人的發(fā)展將達成術(shù)前、術(shù)中和術(shù)后功能的整合,實(shí)現一個(gè)閉環(huán)手術(shù)系統控制,形成圍手術(shù)期。
康復機器人 康復機器人屬康復輔具范疇,用以輔助和治療老年人和殘疾人群?祻蜋C器人可以通過(guò)理療、運動(dòng)等療法減輕、彌補和重建人的功能障礙,主要包括外骨骼機器人和康復訓練機器人。
外骨骼機器人為患者提供助力、保護、身體支撐等功能,同時(shí)又融合了傳感、控制、信息獲取、移動(dòng)計算等機器人技術(shù),使機器人能在操作者的無(wú)意識控制下完成助力行走等功能。國際上最大的專(zhuān)業(yè)康復外骨骼公司為日本的Cyberdyne公司,其旗艦產(chǎn)品HAL于2013年成為全球首個(gè)獲得安全認證的外骨骼機器人產(chǎn)品。以色列研制的Re-Walk則是最早進(jìn)入歐洲市場(chǎng)的外骨骼機器人產(chǎn)品。
我國在外骨骼相關(guān)領(lǐng)域的研究起步較晚,新型材料的選取、控制策略的設計以及感知系統等方面的探索還處于初級階段,離實(shí)際應用尚有一定距離。
目前主流的康復訓練機器人為多功能、多自由度的懸掛式或牽引式機器人。國內中高端市場(chǎng)被歐美品牌壟斷,本土企業(yè)僅在中低端市場(chǎng)有一定占有率。目前行業(yè)處于導入期,行業(yè)內各企業(yè)紛紛“跑馬圈地”,產(chǎn)業(yè)格局還沒(méi)有形成。
服務(wù)和輔助機器人 服務(wù)機器人技術(shù)門(mén)檻雖然略低于手術(shù)與康復機器人,但其同樣較一般機器人有著(zhù)更高的精度、強度和工作時(shí)間要求。服務(wù)機器人在醫療領(lǐng)域的主要應用包括配藥送藥、病人護理、醫院消毒等工作;而輔助機器人則是一種可以感覺(jué)并在處理感官信息后給予用戶(hù)反饋操作的設備,主要用途是陪護機器人。
國外的醫療護理機器人有英國的PAM機器人,可以幫助護士移動(dòng)或運輸癱瘓、行動(dòng)不便的患者;美國TRC公司的HelpMate機器人可以代替護士送飯、送病歷和化驗單等;還有專(zhuān)門(mén)用于消毒的Xenex機器人。
此外,配藥機器人也是服務(wù)機器人的一個(gè)重要分支。Aethon公司的TUG自主移動(dòng)輸送機器人可以運送實(shí)驗室標本或其他敏感材料,以便為患者運送藥物以及照顧患者起居。
陪伴機器人主要用以解決老人和兒童的孤獨問(wèn)題。主要產(chǎn)品有Luvozo公司和本田公司的人形陪伴機器人,可以理解和響應簡(jiǎn)單的語(yǔ)音命令。日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研討所研發(fā)的幼年海豹機器人Paro,能夠最大限度模仿真實(shí)的寵物和人互動(dòng),已經(jīng)被應用在一些醫療和養老機構,能改善老年癡呆患者的行為和心理狀況,減少精神藥物的使用。
|