傳統(tǒng)的外科手術(shù)是醫(yī)生用醫(yī)療器械對病人的身體病灶進(jìn)行切除、縫合等治療。用刀、剪、針等器械在人體局部進(jìn)行操作，除去病變組織、修復(fù)損傷、移植器官、改善機(jī)能和形態(tài)等。然而在某些手術(shù)中，患者需要承受巨大的痛苦——比如長達(dá)十幾厘米的傷口、肌肉全部被切斷......所以手術(shù)機(jī)器人的優(yōu)勢就被凸顯出來：
1.機(jī)器人定位時(shí)間短、創(chuàng)傷小、定位精，減少人為誤差。
2.可以代替醫(yī)務(wù)人員進(jìn)行有損害的操作，如注入放射性同位素。
3.機(jī)器人可以預(yù)模擬手術(shù)操作、選擇最佳入路手術(shù)方案。
有了手術(shù)機(jī)器人，很多外科醫(yī)生就不需要滿頭大汗、筋疲力盡的才能完成手術(shù)，而是坐在干爽的手術(shù)室里一邊看著畫面，一邊操作手術(shù)機(jī)器人，完成手術(shù)后，穿著一身整潔如初的手術(shù)服，優(yōu)雅的走出手術(shù)室……
下面，小編就陪各位看官捋一捋外科手術(shù)機(jī)器人的發(fā)展史。
事實(shí)上，Puma 560并不是一臺(tái)專用的手術(shù)機(jī)器人，它其實(shí)是一臺(tái)關(guān)節(jié)式的臂式工業(yè)機(jī)器人，但它讓首次有機(jī)器人參與的外科手術(shù)記錄定格在1985年。
美國洛杉磯醫(yī)院的醫(yī)生使用Puma 560完成了機(jī)器人輔助定位的神經(jīng)外科腦部活檢手術(shù)。這是一個(gè)具有劃時(shí)代意義的開端。但是當(dāng)時(shí)生產(chǎn)該機(jī)器人的公司為了安全考慮，曾禁止使用該機(jī)器人被用于手術(shù)。
20世紀(jì)80年代初，被譽(yù)為手術(shù)機(jī)器人之父的王友侖從加州大學(xué)圣芭芭拉分校（UCSB）計(jì)算機(jī)工程專業(yè)本科兼研究生畢業(yè)，那時(shí)候的他正在思考自己攻讀博士的方向。因?yàn)橥跤褋鰪男【褪置詰贆C(jī)器人，認(rèn)為機(jī)器人是未來發(fā)展的方向，是計(jì)算機(jī)與物理世界進(jìn)行交互的方式。因此，他決定攻讀 UCSB 的計(jì)算機(jī)工程（機(jī)器人方向）博士學(xué)位。
王友侖在 1989 年開始研究“伊索”（AESOP，自動(dòng)最優(yōu)定位內(nèi)窺鏡系統(tǒng)）醫(yī)療機(jī)器人——一種可由手術(shù)醫(yī)師聲控的“扶鏡”機(jī)械手，以避免由于扶鏡手生理疲勞所造成的鏡頭不穩(wěn)定，最終于 1997 年研制成功。
1997年，伊索在比利時(shí)布魯塞爾完成了第一例腹腔鏡手術(shù)。伊索成為FDA批準(zhǔn)的第一個(gè)清創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人，同時(shí)“伊索”引領(lǐng)著手術(shù)機(jī)器人走向了商業(yè)化道路，直到2014年，外科醫(yī)生應(yīng)用伊索已在全球做了超過7.5萬例次微創(chuàng)手術(shù)。
1998年，伊索通過包括安裝內(nèi)窺鏡等一系列的升級改造，逐漸進(jìn)化成了宙斯。
宙斯可以通過遙控操作，是一套完整的手術(shù)器械機(jī)器人系統(tǒng)。宙斯共搭載了Surgeon-side和Patient-side兩套系統(tǒng)。
Surgeon-side系統(tǒng)由一對主手和監(jiān)視器構(gòu)成，醫(yī)生可以坐著操控主手手柄，并通過控制臺(tái)上的顯示器觀看由內(nèi)窺鏡拍攝的患者體內(nèi)情況。
Patient-side由用于定位的兩個(gè)機(jī)器人手臂和一個(gè)控制內(nèi)窺鏡位置的機(jī)器人手臂組成。醫(yī)生可以聲控操作腹腔鏡的手臂，同時(shí)用手操作其它兩個(gè)機(jī)械手臂進(jìn)行手術(shù)。通過患者腹部只有幾個(gè)筷子粗細(xì)的小切口供內(nèi)窺鏡和機(jī)械臂出入即可完成手術(shù)，手術(shù)機(jī)器人的微創(chuàng)優(yōu)勢顯露無疑。
達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人是目前全球最成功及應(yīng)用最廣泛的手術(shù)機(jī)器人。它由IntuitiveSurgical公司在1999年研制成功，目前已推出四代產(chǎn)品。達(dá)芬奇代表著當(dāng)今手術(shù)機(jī)器人最高水平。
它主要由三部分構(gòu)成：醫(yī)生控制系統(tǒng)，三維成像視頻影像平臺(tái)，以及擁有機(jī)械臂，攝像臂和手術(shù)器械組成移動(dòng)平臺(tái)。
除了優(yōu)秀的性能外，達(dá)芬奇還有一個(gè)重要特點(diǎn)是，不再僅靠遙控操作，而是加入了一定的人工智能程序，雖然智能等級不高（只能實(shí)現(xiàn)一些簡單的保護(hù)性動(dòng)作反饋），但達(dá)芬奇的誕生，幫助手術(shù)機(jī)器人告別了2D平面時(shí)代，率先開創(chuàng)了更貼近現(xiàn)實(shí)世界的3D（虛擬遙控動(dòng)作+現(xiàn)實(shí)操作反饋）新紀(jì)元。
歷史上重要的手術(shù)機(jī)器人誕生時(shí)間
時(shí)至今日，“達(dá)芬奇”雖然在數(shù)量上統(tǒng)治著外科手術(shù)機(jī)器人這個(gè)領(lǐng)域，但在技術(shù)層面上，它已經(jīng)不再是外科手術(shù)機(jī)器人中的'唯一'，實(shí)力雄厚的“挑戰(zhàn)者”們正在層出不窮......
谷歌母公司Alphabet和醫(yī)藥巨頭強(qiáng)生（Johnson & Johnson）聯(lián)合打造了一個(gè)名為Verb Surgical的公司，正式宣布兩家進(jìn)駐微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域。
Verb在體積、使用安全，價(jià)格等方面均優(yōu)于獨(dú)霸手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域的達(dá)芬奇機(jī)器人，并且Verb微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人的設(shè)計(jì)完全不同于達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人，它放棄了遠(yuǎn)程實(shí)施手術(shù)的想法，允許操作手術(shù)的醫(yī)生更靠近患者床旁，體積只有達(dá)芬奇機(jī)器人五分之一大小，新型智能化機(jī)器人不僅在體積上更精致小巧，在功能上也更具多變性和延伸性，甚至能夠整合到外科手術(shù)床一體化。
Verb微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人的開發(fā)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，未來的新型微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人將顛覆現(xiàn)有手術(shù)機(jī)器人的輔助操作規(guī)程和原理，深度學(xué)習(xí)（DeepMind）+人工智能（Knowing-how）+大數(shù)據(jù)。機(jī)器人自我學(xué)習(xí)、機(jī)器人輔助和自動(dòng)手術(shù)過程、更高清立體的視覺圖像視野，更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析功能，助力實(shí)施靶向性微創(chuàng)手術(shù)。
Stryker研發(fā)的MAKO機(jī)械臂手術(shù)輔助系統(tǒng)，它主要應(yīng)用于膝關(guān)節(jié)單髁置換術(shù)（UKA）和全膝關(guān)節(jié)成形術(shù)（TKA），它可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的術(shù)中調(diào)整，在切開身體組織之前，允許進(jìn)行更多膝關(guān)節(jié)與軟組織平衡之間的修正，還可以為置入物的定位、腿的長度以及置入物的偏移情況提供精確的數(shù)據(jù)，更可以單獨(dú)為髖關(guān)節(jié)手術(shù)平臺(tái)提供擴(kuò)展，視頻給大家，自己去膜拜吧。
Sport Surgical系統(tǒng)是一家多倫多公司Titan Medical正在開發(fā)的項(xiàng)目，將手術(shù)臺(tái)、單切口攝像頭、置和多關(guān)節(jié)器材結(jié)合，并將于2017年在美國發(fā)布。Titan機(jī)器人系統(tǒng)旨在將機(jī)器人手術(shù)精細(xì)化，讓機(jī)器人能夠進(jìn)行微小部位的手術(shù)，包括膽囊切除術(shù)。
另一家加拿大手術(shù)機(jī)器人公司TransEnterix，于2015年以近億美元購并意大利SOFAR公司，取得ALF-X手術(shù)機(jī)器人技術(shù)。相比達(dá)芬奇外科手術(shù)系統(tǒng)，TransEnterix設(shè)備更便宜，并且有著達(dá)芬奇外科手術(shù)系統(tǒng)沒有的功能：比如眼球追蹤軟件和觸覺反饋。
Medrobotics的Flex Robotic系統(tǒng)提供喉部手術(shù)的機(jī)器人協(xié)助視覺系統(tǒng)，讓手術(shù)
更加靈活，操作更加便利。系統(tǒng)可以讓機(jī)器人到達(dá)醫(yī)生到達(dá)不了的地方，幫助喉部患病者解除病痛。
醫(yī)械行業(yè)的“老大”——Medtronic（美力敦）也不甘落后，與以色列手術(shù)機(jī)器人公司Mazor達(dá)成了4200萬美元的股權(quán)合作，著手進(jìn)駐脊柱外科微創(chuàng)機(jī)器人領(lǐng)域......幾個(gè)月前美力敦高管更表示將在2018年年中之前發(fā)布新式外科手術(shù)機(jī)器人，計(jì)劃首先在印度投入臨床應(yīng)用。
當(dāng)然，中國也已經(jīng)誕生很多自主研發(fā)的高水平的同類別產(chǎn)品。
Remebot此產(chǎn)品是由天智航產(chǎn)品源于北京航空航天大學(xué)和北京積水潭醫(yī)院合作完成的863項(xiàng)目成果衍生出來的，可以減少患者創(chuàng)傷、降低經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，提高醫(yī)生手術(shù)效率，只是用兩毫米的微創(chuàng)，代替過去開顱手術(shù)，只用30分鐘就可以完成主刀醫(yī)師的手術(shù)方案，定位誤差可以做到小于1毫米。
CRAS：海軍總醫(yī)院與北京航天航空大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的機(jī)器人系統(tǒng)CRAS是國內(nèi)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的先行者，已完成第五代的研制和臨床應(yīng)用。該系統(tǒng)系統(tǒng)選用PUMA260、262機(jī)器人作為系統(tǒng)輔助操作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。第一代機(jī)器人于1997年5月首次應(yīng)用于臨床——在兩名醫(yī)生和一名計(jì)算機(jī)專家的共同指令下首次完成立體定向顱咽管瘤內(nèi)放射治療術(shù)；第二代1999年研制成功，實(shí)現(xiàn)了無框架立體定向手術(shù)；第五代機(jī)器人除了前四代機(jī)器人的特點(diǎn)外，自動(dòng)定位功能更加先進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了視覺自動(dòng)定位，使手術(shù)誤差更小，手術(shù)操作更加快捷安全。該系統(tǒng)能通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)施遠(yuǎn)程操作手術(shù)。
由哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所研制成功，并通過國家“863”計(jì)劃專家組的驗(yàn)收。據(jù)哈工大機(jī)器人研究所的研發(fā)人員介紹，國產(chǎn)微創(chuàng)腹腔外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)，研究人員針對微創(chuàng)外科手術(shù)的多種術(shù)式，在手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)、主從控制算法、三維（3D）腹腔鏡與系統(tǒng)集成等關(guān)鍵技術(shù)上都進(jìn)行了重要突破，并申請了多項(xiàng)國家發(fā)明專利。這個(gè)項(xiàng)目的突破被看做是打破了進(jìn)口達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人的技術(shù)壟斷，將加快實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人輔助外科手術(shù)。
由天津大學(xué)、中南大學(xué)等單位聯(lián)合研發(fā)，具備自主知識產(chǎn)權(quán)的“妙手S”機(jī)器人在中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院成功完成三臺(tái)手術(shù)，宣告國內(nèi)首例國產(chǎn)機(jī)器人手術(shù)已成功開展?！懊钍諷”是天津大學(xué)研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，較國外同類產(chǎn)品有三點(diǎn)技術(shù)優(yōu)勢。第一是運(yùn)用了微創(chuàng)手術(shù)器械多自由度絲傳動(dòng)解耦設(shè)計(jì)技術(shù)，解決了運(yùn)動(dòng)耦合問題，固定、防滑、防松，更有利于精度保持。第二是實(shí)現(xiàn)了從操作手的可重構(gòu)布局原理與實(shí)現(xiàn)技術(shù)，使機(jī)器人的“胳膊”更輕，更適應(yīng)手術(shù)的需要。第三是運(yùn)用系統(tǒng)異體同構(gòu)控制模型構(gòu)建技術(shù)，解決了立體視覺環(huán)境下手-眼-器械運(yùn)動(dòng)的一致性。據(jù)了解，“妙手S”外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)將有望3年內(nèi)投產(chǎn)。
香港理工大學(xué)成功研發(fā)了全球首臺(tái)內(nèi)置馬達(dá)外科手術(shù)專用機(jī)器人系統(tǒng)NSRS，這項(xiàng)研究借助了香港大學(xué)李嘉誠醫(yī)學(xué)院的外科臨床經(jīng)驗(yàn)，并已成功應(yīng)用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。該技術(shù)預(yù)計(jì)兩年后進(jìn)入臨床試驗(yàn)，最快將于2019年推向市場。該系統(tǒng)內(nèi)置馬達(dá)驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂，可經(jīng)由單一切口或自然腔道進(jìn)入人體進(jìn)行各類腹腔或盆腔手術(shù)。該系統(tǒng)運(yùn)作精確，并能提供良好的力度反饋，為微創(chuàng)外科手術(shù)領(lǐng)域開創(chuàng)了新的一頁。
小編按語：如上圖所示，我們不難看出——手術(shù)機(jī)器人正在完成從人為操作的“機(jī)器”逐漸向智能“生物”轉(zhuǎn)變......雖然FDA已經(jīng)明確要求：“所有AI手術(shù)機(jī)器人必須在人類可控范圍內(nèi)”，但是智能化科技已經(jīng)成為未來科技發(fā)展的終極方向，在全民智能化的熱潮下，未來手術(shù)機(jī)器人這一領(lǐng)域真的能夠保證不會(huì)從善如流嗎？
來源：器械之家
