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深度】美國醫(yī)療與保健機(jī)器人技術(shù)路線圖

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在過去的幾年中,使用機(jī)器人進(jìn)行醫(yī)療活動(dòng)的比例按每年40%多的速度增加。由于社會(huì)老齡化,預(yù)計(jì)在未來十五年,外科手術(shù)的數(shù)量會(huì)增長一倍。2013年,美國國家科學(xué)基金會(huì)頒布了一個(gè)為期十五年的制造業(yè)轉(zhuǎn)型計(jì)劃,其中醫(yī)療保障機(jī)器人發(fā)展規(guī)劃作為其重要的一部分。了解美國醫(yī)療與保障機(jī)器人技術(shù)發(fā)展方向,有利于我國在相關(guān)領(lǐng)域的迅速發(fā)展。

  如今,醫(yī)療機(jī)器人已經(jīng)在包括前列腺手術(shù)及心臟手術(shù)等外科手術(shù)領(lǐng)域獲得了巨大的成功。同時(shí),機(jī)器人還被用于外傷康復(fù)與智能義肢來幫助人們重獲喪失的身體機(jī)能。遠(yuǎn)程醫(yī)療與輔助機(jī)器人醫(yī)療技術(shù)的出現(xiàn)讓為某些難以進(jìn)入的特殊區(qū)域提供醫(yī)療保障成為可能,如缺乏專業(yè)人員的偏遠(yuǎn)地區(qū)、災(zāi)害區(qū)域以及戰(zhàn)區(qū)。社會(huì)輔助機(jī)器人正在向可負(fù)擔(dān)的診所和入戶診療技術(shù)發(fā)展,它們?cè)诩膊☆A(yù)防、康復(fù)以及促進(jìn)重新融入社會(huì)的認(rèn)知以及身體體征監(jiān)測(cè)、輔導(dǎo)以及激勵(lì)實(shí)踐中都發(fā)揮作用。隨著人口老齡化趨勢(shì)越來越明顯,機(jī)器人技術(shù)還朝著促進(jìn)原居安老(例如在家里)、推遲老年癡呆癥的發(fā)生,通過陪護(hù)緩解老年人孤獨(dú)的方向上進(jìn)一步發(fā)展。此外,機(jī)器人傳感以及活動(dòng)建模方法可能在改善早期篩查、持續(xù)評(píng)估和個(gè)性化、有效的、可負(fù)擔(dān)的干預(yù)及治療中起到關(guān)鍵作用。上述所有的機(jī)器人發(fā)展方向,都會(huì)在維持及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、增加勞動(dòng)力數(shù)量以及逐漸增加殘疾人重返工作崗位等方面發(fā)揮作用。今天,美國在特殊人群和老年人生活質(zhì)量維持方面所需的機(jī)器人輔助手術(shù)與社會(huì)輔助機(jī)器人技術(shù)具有領(lǐng)先地位,但其他國家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到此類技術(shù)的需求和前景,開始在相關(guān)領(lǐng)域迅速發(fā)展。


  為了能全面評(píng)估機(jī)器人技術(shù)在醫(yī)療與保健領(lǐng)域的應(yīng)用潛力,由外科手術(shù)機(jī)器人、修復(fù)、移植和康復(fù)機(jī)器人領(lǐng)域的專家及行業(yè)代表參與的研討會(huì)于2012年下半年在美國召開。所有的與會(huì)者都從專業(yè)角度出發(fā),貢獻(xiàn)了自己的意見與見解,并在許多共同利益和挑戰(zhàn)上達(dá)成了共識(shí),最終完成了路線圖修訂。

  機(jī)器人系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)與健康領(lǐng)域的應(yīng)用

  目前,機(jī)器人已經(jīng)是制造業(yè)和其它重復(fù)勞動(dòng)中的標(biāo)準(zhǔn)配置。工業(yè)機(jī)器人最初針對(duì)的是既臟又枯燥并且危險(xiǎn)的任務(wù),而醫(yī)療和健康領(lǐng)域的機(jī)器人卻是為完全不同的環(huán)境與工作設(shè)計(jì)的:比如外科手術(shù)室、康復(fù)中心以及家庭居室。這些環(huán)境通常是非結(jié)構(gòu)化的,并且機(jī)器人經(jīng)常需要直接與人類用戶進(jìn)行動(dòng)態(tài)交流。

  機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)開始對(duì)醫(yī)療保健領(lǐng)域產(chǎn)生影響。遠(yuǎn)程機(jī)器人系統(tǒng),例如已經(jīng)用于實(shí)施外科手術(shù)的達(dá)芬奇外科手術(shù)系統(tǒng),能夠縮短患者的恢復(fù)時(shí)間且能保證更加可靠的醫(yī)療程序執(zhí)行結(jié)果。機(jī)器人作為電腦集成式外科系統(tǒng)的一環(huán),能夠進(jìn)行更加精確、更有針對(duì)性的醫(yī)療干預(yù)。有一種猜測(cè)認(rèn)為,手術(shù)與介入性放射學(xué)在計(jì)算機(jī)與機(jī)器人整合的過程中所完成的轉(zhuǎn)型,將會(huì)如同幾十年前自動(dòng)化技術(shù)在制造業(yè)中所發(fā)生的革命性改革。觸覺式系統(tǒng),作為機(jī)器人技術(shù)的一種,已被應(yīng)用于醫(yī)務(wù)人員的模擬培訓(xùn)。類似MIT-Manus的機(jī)器人系統(tǒng)也成功地進(jìn)行了物理與職業(yè)治療??祻?fù)機(jī)器人可以進(jìn)行強(qiáng)度更大的治療,以不斷適應(yīng)患者需要。尤其是在輔助導(dǎo)致美國人永久殘疾主要原因—中風(fēng)的康復(fù)上,康復(fù)機(jī)器人的使用已被證明比傳統(tǒng)方法更加有效。機(jī)器人在療養(yǎng)及康復(fù)領(lǐng)域上具有更大的潛力。實(shí)驗(yàn)表明,機(jī)器人系統(tǒng)能提供治療監(jiān)督、指導(dǎo)和激勵(lì)服務(wù),減少甚至擺脫治療師對(duì)人體健康的監(jiān)督,無論患者是在醫(yī)院還是在家中進(jìn)行慢性病的長期治療。這類系統(tǒng)不僅能夠?qū)π袆?dòng)障礙進(jìn)行治療(如由中風(fēng)、創(chuàng)傷性腦損傷及其它損傷引起的行動(dòng)障礙),也能夠作為社會(huì)與行為障礙的干預(yù)與治療工具,包括自閉癥類群、多動(dòng)癥以及其它目前相當(dāng)普遍且數(shù)量不斷上升的兒童行為障礙。

  機(jī)器人技術(shù)也將在人類健康領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究中發(fā)揮著作用。創(chuàng)建一個(gè)模擬生物的機(jī)器人系統(tǒng)是測(cè)試人類身體及腦部功能的重要途徑。另外,機(jī)器人能以前所未有的精確度獲取生物系統(tǒng)數(shù)據(jù),讓我們能夠?qū)ι眢w與社會(huì)行為進(jìn)行定量的理解。最后,社會(huì)交互機(jī)器人能被用于人類行為研究及行為障礙的診斷輔助中。

  機(jī)器人系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)與健康領(lǐng)域具有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用范圍,比如應(yīng)用環(huán)境(從手術(shù)臺(tái)到家居室)、用戶數(shù)量(從小孩到老人,從患者到健康用戶以及在身體或認(rèn)知上有障礙的人)以及交互模式(從常規(guī)手術(shù)到無需人員參與的康復(fù)訓(xùn)練)。機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步在發(fā)明新的疾病與障礙的治療方法、提高護(hù)理標(biāo)準(zhǔn)、拓寬服務(wù)途徑以及優(yōu)化患者的健康成果方面有著顯著的潛能。