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醫(yī)用機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用情況介紹發(fā)展醫(yī)用機(jī)器人是國(guó)家實(shí)現(xiàn)工業(yè)戰(zhàn)略的重要一環(huán)，也是落實(shí)《"健康中國(guó)2030"規(guī)劃綱要》的必然要求。2021年12月，工業(yè)和信息化部、市場(chǎng)監(jiān)管總局、國(guó)家藥監(jiān)局等10部門聯(lián)合印發(fā)的《"十四五"醫(yī)療裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出，攻關(guān)智能手術(shù)機(jī)器人、智能康復(fù)機(jī)器人、外骨骼機(jī)器人系統(tǒng)等智能化裝備。近兩年來(lái)，隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，醫(yī)用機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐加快，人工智能技術(shù)、人因工程學(xué)、空間定位技術(shù)、遙操作技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是目前醫(yī)用機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛的技術(shù)。

人工智能技術(shù)

目前，人工智能以數(shù)據(jù)、算法、算力為三大核心。海量醫(yī)療數(shù)據(jù)、成熟的深度學(xué)習(xí)算法和GPU算力作為支撐，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)用機(jī)器人領(lǐng)域。

在診療機(jī)器人和包含影像診斷的醫(yī)用機(jī)器人方向，醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域是人工智能技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展較快的方向之一。人工智能技術(shù)通過(guò)圖像配準(zhǔn)、圖像融合、圖像分割、三維醫(yī)學(xué)圖像可視化等手段進(jìn)行多模影像處理。在手術(shù)機(jī)器人方向，人工智能技術(shù)主要應(yīng)用于智能手術(shù)規(guī)劃與機(jī)器人導(dǎo)航定位系統(tǒng)。在康復(fù)機(jī)器人方向，人工智能技術(shù)主要應(yīng)用于多傳感器數(shù)據(jù)融合、步態(tài)預(yù)測(cè)與步態(tài)規(guī)劃、腦肌電采集與意圖識(shí)別等。

人因工程學(xué)

人因設(shè)計(jì)是醫(yī)用機(jī)器人安全有效性的重要組成部分，也是手術(shù)機(jī)器人和康復(fù)機(jī)器人技術(shù)審評(píng)中的重要考量要點(diǎn)。應(yīng)基于醫(yī)用機(jī)器人的預(yù)期用途、使用場(chǎng)景、核心功能，分析并控制產(chǎn)品使用風(fēng)險(xiǎn)。此外，還應(yīng)結(jié)合用戶和使用場(chǎng)景設(shè)計(jì)用戶接口，不能脫離安全有效性孤立地進(jìn)行人因設(shè)計(jì)。

用戶接口是指用戶與醫(yī)療器械人機(jī)交互的全部對(duì)象及方式，包括醫(yī)療器械的形狀、尺寸、顯示反饋、連接組裝、操作控制、說(shuō)明書(shū)與標(biāo)簽等。國(guó)家藥監(jiān)局醫(yī)療器械技術(shù)審評(píng)中心組織起草的《醫(yī)療器械人因設(shè)計(jì)技術(shù)審查指導(dǎo)原則（征求意見(jiàn)稿）》已完成公開(kāi)征求意見(jiàn)。

空間定位技術(shù)

在手術(shù)過(guò)程中，病灶組織和手術(shù)器械的實(shí)際位置是手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)?？臻g定位技術(shù)可更新虛擬手術(shù)界面中器械的位置，輔助醫(yī)生準(zhǔn)確操作；也可作為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的位置反饋，形成高精度的位置閉環(huán)控制。

目前，市場(chǎng)上醫(yī)用機(jī)器人的空間定位系統(tǒng)多采用光學(xué)定位與電磁定位兩種方式。光學(xué)定位主要應(yīng)用于骨科手術(shù)機(jī)器人、神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人與種植手術(shù)機(jī)器人，電磁定位主要應(yīng)用于微創(chuàng)介入類手術(shù)機(jī)器人。對(duì)于醫(yī)用機(jī)器人的定位導(dǎo)航系統(tǒng)，在注冊(cè)申請(qǐng)的研究資料中需描述定位精度、定位距離等相關(guān)性能指標(biāo)。

遙操作技術(shù)

遙操作是指操作者對(duì)主操控器進(jìn)行控制，以完成對(duì)遠(yuǎn)端或特殊環(huán)境中機(jī)械結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)距離操控，主要應(yīng)用于手術(shù)機(jī)器人的操作控制。醫(yī)生可通過(guò)主從遙操作控制多條多自由度的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)，使操作空間變大、靈活性得到提升。

此外，遙操作還可以用于遠(yuǎn)程醫(yī)療。隨著5G時(shí)代的到來(lái)，現(xiàn)代通信技術(shù)具有的容量大、速率高、低延時(shí)特點(diǎn)，可以為遠(yuǎn)程手術(shù)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。主從遙操作控制的手術(shù)機(jī)器人在醫(yī)療器械型式檢驗(yàn)中，應(yīng)按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)主從控制設(shè)備精度和延遲時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）是康復(fù)機(jī)器人應(yīng)用與發(fā)展中的一項(xiàng)重要技術(shù)。VR主導(dǎo)的康復(fù)訓(xùn)練模式具有安全、可反饋、可控特點(diǎn)，并展現(xiàn)出強(qiáng)大的交互性、想象性與沉浸性，通過(guò)提供有趣的交互功能，幫助患者完成枯燥單一的重復(fù)性康復(fù)訓(xùn)練，激勵(lì)和提高患者訓(xùn)練主動(dòng)性。

AR技術(shù)可以應(yīng)用于手術(shù)機(jī)器人的規(guī)劃與導(dǎo)航。在手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)中，使用AR技術(shù)，將患者的關(guān)鍵信息注冊(cè)到現(xiàn)有人體模型中，使醫(yī)生可以直觀地觀察并設(shè)計(jì)手術(shù)路徑。在手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中，借助AR技術(shù)，將術(shù)前拍攝的患者3D模型數(shù)據(jù)注冊(cè)疊加到患者病灶區(qū)，可更加直觀地觀察病灶區(qū)組織結(jié)構(gòu)等信息，避免醫(yī)生在導(dǎo)航屏幕與病灶區(qū)之間的視野轉(zhuǎn)換。伴隨"元宇宙醫(yī)學(xué)"概念的提出，VR、AR技術(shù)將進(jìn)一步與醫(yī)用機(jī)器人融合，促進(jìn)醫(yī)用機(jī)器人產(chǎn)品發(fā)展。

（作者單位：中國(guó)信息通信研究院）

(責(zé)任編輯：丁凌)