第五部分機器人應用之三-醫(yī)用機器人

機器人的應用醫(yī)用機器人

醫(yī)用機器人的特點

醫(yī)用機器人的分類

醫(yī)用機器人的控制

醫(yī)用機器人的應用

醫(yī)用機器人的特點

醫(yī)用機器人在以下方面具有顯著的特征：直接與人（患者、護理人員等）接觸。作業(yè)內(nèi)容變化無常。不能發(fā)生誤動作。機器人的使用者都是非專業(yè)人員。醫(yī)用機器人的對象主要是病人，所關注的是人的生命，所以對機器人的安全性方面有很高的要求。除了安全性之外，醫(yī)用機器人還具有定位準確、狀態(tài)穩(wěn)定、可以實現(xiàn)手術微創(chuàng)、縮短醫(yī)療時間、降低醫(yī)療成本等特點，能大大的提高手術的質(zhì)量。

醫(yī)用機器人的分類應用領域裝置示例檢查、診斷基于圖像診斷確定病灶位置的裝置、確定診斷探頭位置的裝置、生理檢查支援系統(tǒng)治療手術支援機器人、顯微外科支援機器人、放射線治療標的定位裝置等醫(yī)院內(nèi)部間接作業(yè)檢驗樣本輸送裝置、食物輸送機器人、藥品分發(fā)機器人康復支援步行訓練支援、韌性訓練支援自立支援步行支援、動力裝置、飲食支援機器人護理支援轉(zhuǎn)移支援裝置、環(huán)境控制裝置醫(yī)學教育培訓心肺移植仿真、內(nèi)窺鏡操作仿真、內(nèi)窺鏡下的手術仿真生物科學支援顯微受精支援系統(tǒng)、細胞操作運送藥品機器人運送藥品機器人可代替護士送飯、送病例和化驗單等，較為著名的有美國TRC公司的HelpMate機器人。移動病人機器人移動病人機器人主要幫助護士移動或運送癱瘓、或行動不便的病人，如英國的PAM機器人。臨床醫(yī)療用機器人臨床醫(yī)療用機器人包括外科手術機器人和診斷與治療機器人，可以進行精確的外科手術或診斷，如日本的WAPRU-4胸部腫瘤診斷機器人；美國的“達·芬奇系統(tǒng)”，在醫(yī)生操縱下，可以精確完成心臟瓣膜修復手術和癌變組織切除手術。康復機器人康復機器人又叫為殘疾人服務的機器人，可以幫助殘疾人恢復獨立生活能力，如美國的PrabCommand系統(tǒng)。護理機器人英國科學家正在研發(fā)一種護理機器人，能用來分擔護理人員繁重瑣碎的護理工作。它將幫助醫(yī)護人員確認病人的身份，并準確無誤地分發(fā)所需藥品。將來，護理機器人還可以檢查病人體溫、清理病房，甚至通過視頻傳輸幫助醫(yī)生及時了解病人病情。醫(yī)用教學機器人醫(yī)用教學機器人是理想的教具。美國醫(yī)護人員目前使用一部名為“諾埃爾”的教學機器人，它可以模擬即將生產(chǎn)的孕婦，甚至還可以說話和尖叫。通過模擬真實接生，有助于提高婦產(chǎn)科醫(yī)護人員手術配合和臨場反應。全球9款最先進的醫(yī)用機器人爬行攝像膠囊機器人游動攝像膠囊機器人遠程診斷機器人肌肉機器人攝影機器人前列腺診療機器人吞服式機器人結腸診療機器人采血機器人。 爬行攝像膠囊機器人爬行攝像膠囊機器人這個受蠕蟲啟發(fā)而開發(fā)的“攝像膠囊”機器人可攜帶攝像機，通過有彈性的“腿”爬進患者的消化道，替代傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡進行檢查。它可用來檢查食管、胃和十二指腸內(nèi)部的損傷或潰瘍情況，還可以“爬”進腸道治病。這款機器人由意大利圣安娜高等學校的CRIM實驗室所開發(fā)的。游動攝像膠囊機器人游動攝像膠囊機器人這款游動攝像膠囊機器人由微型螺旋槳驅(qū)動，其設計用于檢查人體消化系統(tǒng)。該游動攝像膠囊機器人在被患者從嘴里吞服下以后，它會接收醫(yī)生傳遞的指令，“游動”檢查醫(yī)生所懷疑的區(qū)域。機器人遠程診斷 如圖所示，一個護士正通過RP-7醫(yī)療機器人向護士咨詢醫(yī)生。除了有一個攝像頭和屏幕可以讓病人和醫(yī)生看到彼此外，這個機器人還可以連接到聽診器、耳鏡和超聲波掃描儀，從而使醫(yī)生可以最大限度地像親臨現(xiàn)場一樣進行診療。這樣遠程的診斷能夠達到與面對面的聽診近乎一樣的效果。遠程診斷機器人肌肉機器人

RI-MAN機器人是由日本名古屋理研生物模擬控制研究中心開發(fā)的醫(yī)用搬運工模型。它的身高為158厘米，重量為100公斤，不僅有柔軟、安全的外型，其其手臂和軀干上安裝的接觸傳感器能夠產(chǎn)生感應，使它接收相應的指令后能小心翼翼地抱起或搬動患者。從長遠來看，RI-MAN機器人可實現(xiàn)抬舉搬運患者，能取代護工去照顧老人或體弱多病者。肌肉機器人攝影機器人在微創(chuàng)手術(即“鎖孔手術”)中，攝影機器人FreeHand可以讓外科醫(yī)生運用頭和腳來控制腹腔鏡相機。這意味著他們可以騰出手來做手術。攝影機器人前列腺診療機器人根據(jù)設計，Probot機器人可以讓外科醫(yī)生準確地切除肥大的前列腺，將對患者造成的傷痛降至最小程度。外科醫(yī)生只需指定要切除的前列腺部分，無需進一步干預，機器人即可自動將其切除。前列腺診療機器人吞服式機器人患者可將一塊塊的ARES機器人(即“可重構裝配腔內(nèi)手術系統(tǒng)”)吞入腹中，或由醫(yī)生通過自然開口將其一塊塊插入人體，接著，它們會在體內(nèi)自行組裝。這樣一來，外科醫(yī)生在少切口或根本不用切口的情況下也能對患者進行手術?；颊咭谭?5塊不同的機器人組件，后者進入體內(nèi)受損部位。一旦到達指定位置，機器人組件就會組裝成一個能夠?qū)嵤┦中g的較大工具。吞服式機器人結腸診療機器人Endotics結腸診療機器人利用鉗子和擴充器自行拉動在腸道內(nèi)移動，而不需要像常規(guī)結腸鏡那樣由醫(yī)生將其推入患者體內(nèi)。Endotics機器人對腸壁施加的壓力更小，從而減輕了患者的不適感。機器人的移動方式是受尺蠖毛蟲的啟發(fā)。結腸診療機器人采血機器人顧名思義，采血機器人Bloodbot用于采集血樣，由英國倫敦大學帝國學院的研究人員亞歷克斯·奇瓦諾維奇(AlexZivanovic)和布賴恩·戴維斯(BrianDavies)開發(fā)。2009年12月23日，倫敦亨特里恩博物館(HunterianMuseum)將公開展出Bloodbot及其它機器人。采血機器人DaVinci機器人2000年1月9日，美國IntuitiveSurgical公司成功開發(fā)出DaVinci(達·芬奇)外科手術機器人系統(tǒng)，它是目前為數(shù)不多的商品化的使用技術之一。達芬奇外科手術系統(tǒng)是一種高級機器人平臺。達芬奇外科手術系統(tǒng)包括一個外科醫(yī)生控制臺、多功能手術床、各種手術器械和圖像處理設備。手術醫(yī)生在控制臺上通過主手操作機器人動作，通過腳踏板來控制高質(zhì)量的視覺系統(tǒng)。多功能手術床包括2個機器人手臂和一個內(nèi)窺鏡挾持手臂．為避免損傷患者微細組織和神經(jīng)，內(nèi)窺鏡手臂在手術切口1cm上回轉(zhuǎn)。臨床手術中，達芬奇機器人以應用于實施胸腺切除術、肺大泡結扎術、膈疝修補術、食管裂孔疝修補術、肺葉切除術等20余臺手術

這一部分是達芬奇機器人的控制中心，機器人操作員坐在無菌區(qū)外，用手或腳來控制機器人和一個3D內(nèi)窺鏡。外科醫(yī)生控制臺這一部分是達芬奇機器人的操作部位，為機械臂和內(nèi)窺鏡臂提供支撐，和病人直接接觸，需要無菌。各種手術器械和多功能手術床這一部分內(nèi)裝有圖像處理系統(tǒng)，在手術過程中由一名無需在無菌區(qū)的人員操作。圖像處理設備達芬奇機器人優(yōu)點1、從患者角度：（1）手術操作更精確，與胸腔鏡（二維視覺）相比，因三維視覺可放大10-15倍，使手術精確度大大增加，術后恢復快，愈合好。（2）創(chuàng)傷更小使微創(chuàng)手術指征更廣；減少術后疼痛；縮短住院時間；減少失血量；減少術