由中国生物医学工程学会和中国医学科学院主办的“2017中国生物医学工程大会暨创新医疗峰会的主题是:医工融合发展,创新引领未来!针对医用机器人大师讲坛暨新进展研讨会的一些热点话题,介绍一下医用机器人的最新进展。
>>>>北京航空航天大学机器人研究所王田苗教授
——医用机器人研究中心介绍
王田苗教授首先提出了医工结合的六大热点研究方向,并指出医疗机器人方向正是其中的重要组成部分。然后介绍了北航医用机器人研究中心的建设思路,从前沿基础的诊断、规划、治疗和康复到基于医疗机器人和医学图像计算以及虚拟/增强现实导航等为核心技术的工程创新平台建设,提出要医工交叉学科融合、实现产学研用发展的策略,要建设成一流医工交叉机器人的创新平台。其次,王田苗教授重点介绍了目前几大研究成果,一是在脑外科手术机器人的产品的研究与开发,二是在软体机器人领域的研发成果和产品,三是在床椅一体化多功能护理床方面的研究进展。最后,王教授从创新、专注和机制这三个方面提出了医用机器人发展的难点与挑战——创新需要理论、技术与临床的合作研究,专注需要医工多学科交叉,长期专注10年以上,机制需要国家支持、创新文化,公司投资建立合作氛围。总之,中国高端医疗器械发展还需要长期不断地努力和奋斗。
>>>>哈尔滨工业大学机器人研究所杜志江教授
——医用机器人及其产业化报告
杜志江教授以刘延东副总理近期在内参报告上的指示“建议加大对手术机器人的研发和创造,为实现远程手术、降低人工成本做贡献”开头,介绍了目前国家在机器人领域的战略规划和支持政策,指出了目前医用机器人的发展机遇:机器人技术与产业成为中国发展战略。
杜志江教授分别介绍了国内外医用机器人的产业现状,尤其重点介绍了目前手术机器人领域的佼佼者——直觉外科公司的达芬奇手术机器人。随后,杜志江教授详细介绍了其所在团队在手术机器人领域的工作,包括研发了第一代和第二代的主从一体化手术机器人系统,攻克了主从机器人重点微机构及传动的优化设计、主手构型优化、夹持力优化等科学问题与关键技术,其中第二代机器人在第二十九届国际医疗仪器设备展览会上进行了展示,得到了同行的高度认可。最后,杜教授总结到医用机器人受到技术、人才、资本、市场以及政策等多方面的挑战,其发展需要大家的共同努力与推动。
>>>>复旦大学数字医学研究中心主任宋志坚教授
——计算机辅助手术技术前沿、临床应用及其未来的报告
宋志坚教授指出外科手术追求的目标——微创和精准,而解决这一问题的关键便是手术导航系统的研发。针对目前手术导航系统主要的存在空间注册问题,宋志坚教授团队提出了一种基于概率分布特征的空间自动注册理论和方法,解决了自动注册与精度分布不均匀的问题;同时针对和手术导航系统中VR导航影响精度的问题,宋志坚教授团队提出了Table PC的导航方式,实现了由虚拟现实导航向增强现实导航的转变,在方便临床应用的同时,也提高了定位精度。此外杜教授团队针对脑组织变形的问题,还提出了一种动态建模的理论与方法。基于以上的研究成果,杜教授进行了仪器研制与成果转化,成功研制出了Excelim-04/116/118系列导航仪,整体性能进入国际领先行列,并完成了产业化,实现了38台的临床推广。
>>>>清华大学智能与生物机械实验室季林红教授
——截瘫助行外骨骼技术的研究现状及发展
季林红教授首先介绍了医用外骨骼研究进展,归纳了目前外骨骼领域知名研究者和机构。然后介绍了清华大学在截瘫助行外骨骼方面的尝试,包括截瘫助行器、髋膝独立驱动机器人、无动力储能外骨骼方面的原理样机和临床样机的开发与测试。最后对外骨骼技术发展进行了讨论。
>>>>上海交通大学顾力栩教授
——基于虚拟现实技术的机器人辅助心血管介入手术规划和安全防护
顾力栩教授从硬件和软件两个方面介绍了机器人辅助的心血管介入手术的相关技术的研究现状,指出了目前硬件研究面临高昂的硬件开销,导致新型导管难以普及的问题,软件上面临着国内外机器人辅助心脏介入手术的规划和安全防护尚缺乏全面、系统的理论研究和成熟的实用技术的问题。顾力栩教授从导管/导丝在血管内的初级行为约束、导管/导丝在血管内的精准行为预测以及融合术中超声理论这三个方面进行了研究介绍,并重点提到了团队研发的蛇形机器人系统和微创手术影像引导软件平台。最后顾教授进一步对未来的研究方向进行了展望。
>>>>北京天智航医疗科技股份有限公司董事长张送根
——骨科手术机器人产业化新进展的报告
张送根教授首先对国际医疗机器人的产业格局进行了一个归纳介绍,指出了全球骨科机器人市场正在持续高速增长,并且手术机器人是医疗机器人中产业化最成熟的一类,同时以达芬奇手术机器人为例,表明手术机器人领域是一个高门槛,研发和市场培育周期长、投入大、风险高但回报也非常高的一个领域。
作为国内第一个在手术机器人领域拿到国家CFDA注册许可证的公司,张送根教授详细介绍了天智航公司十来年的发展历程,从2010第一代长骨骨折机器人到2012第二代创伤骨科机器人到2016年第三代适应脊柱外科和创伤骨科的“天玑”手术机器人,在这研制的过程中充满着机遇和挑战,张教授指出其中要始终坚持的是要以需求为向导,实现科学、技术、产品和市场资源共享,产学研医协同是自主创新发展的必由之路。
>>>>中国科学院、深圳先进技术研究院的胡颖教授
——脊柱手术机器人精细感知及安全控制
胡教授从手术状态精细感知、动态环境下安全控制、手术导航系统三个方面进行了相关工作的介绍,并详细介绍了团队研发的RSSS脊柱手术辅助机器样机的开发和研制历程。
>>>>清华大学的廖洪恩教授
——智能型微创诊疗机器人的研发:机遇和挑战
廖洪恩教授以医生新的“眼”“手”“脑”为比喻,介绍了智能微创手术机器人涉及的核心技术。“眼”代表精确检诊信息,代表微创手术中的医学影像引导。廖洪恩教授介绍了团队研发的新型裸眼三维立体全像技术和基于此技术研发的全像显示器,能高清晰快速立体图形的生成和显示,实现微创手术立体空间的透视导航。“手”代表操作器械,代表机器人技术,在该领域,廖教授介绍了团队研发的多关节连杆滑动机构的微创诊疗机器人,该机器人能实现很小空间下的精细操作。“脑”代表智能精准诊疗,在该领域,廖教授介绍了团队研发的智能型多功能检测、诊断、治疗一体化平台,通过该平台能有效地实现对病人的智能化精准治疗。
>>>>天津大学左思洋教授
——微创手术机器人交叉领域研究之道:机构设计与图像处理的融合
左思洋教授首先介绍了团队研制的刚柔可控导管装置,该装置能自由实现由柔到刚两者的切换,并且有良好的受力性,在1Kpa的负压下,能实现对抗45N.CM的力矩保持形状不变,该装置成功在猪身上进行实验,成功地完成了胃部分切除术。此外,左思洋教授介绍了团队基于光纤光栅传感的柔性机器人形状重建研究,并在此基础上研发了NOTES机器人样机。另外,左思洋教授提出了一种大范围气球显微内镜扫描的创新方法,能对术后腔空间进行大范围微观全景扫描。
>>>>北京积水潭医院王军强主任
——基于损伤控制策略结合骨科机器人微创手术治疗合并骨盆骨折的多发伤报告
王军强主任介绍了外科中损伤控制原则,具体分为三阶段:一是初始简化手术OR;二是复苏治疗SICU;三是确定性修复重建手术。并介绍了目前完全两种不同的手术理念——早期彻底治疗Early Total Care(ETC)和损伤控制分阶段治疗Damage control(DCO)。王主任结合自己做过的手术——合并骨盆骨折多发伤病例对骨科损伤控制DCO进行了说明,并从平均手术次数、住院时间、骨盆愈合时间等方面与ETC的方法进行了比较,指出了DCO方法的优势。
编辑:
陈向前,北京航空航天大学在读博士,生物医学工程专业,研究机器人手术导航、医学图像处理等。
陈静,清华大学在读博士,从药学到政策研究再到生物医学工程。研究“人能做他决定去做的事情,但是他能决定他会决定什么”。

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