Moshe Shoham：未來機器人進入人體后可進行自組裝

　2018年08月18日 11:11 新浪科技

　　新浪科技訊 8月18日消息，2018世界機器人大會擬於8月15日至19日在北京亦創國際會展中心舉行。大會以「共創智慧新動能 共享開放新時代」為主題，由「論壇」、「博覽會」、「大賽」、「地面無人系統展示活動」四大版塊構成。 本屆大賽匯聚了來自美國、俄羅斯、德國、日本、以色列等全球近20個國家和地區的1萬餘支賽隊和數百名頂尖專家，共計超過5萬多名參賽選手同台競技。

　　以色列理工大學教授、以色列Mazor手術機器人公司創始人、美國國家科學院外籍院士Moshe Shoham進在論壇上發表了題為「醫療機器人市場現狀及未來前景」的演講。

　　以下為演講全文：

　　非常榮幸來到這裡參加世界機器人大會，我來自一個非常小的國家，昨天我了解到中國是以色列面積的340倍，希望我們的發明和想法會對你們有吸引力。

　　醫療機器人主要包括三個方面：外科手術、康復和體內設備，即非常小的可進入體內的機器人。比如外科手術方面，大家都知道達芬奇系統可通過屏幕看到具體動作，這是阿爾戈醫療技術公司打造的可令人重獲行走能力的康復機器人，可以幫助殘疾女孩完成馬拉松，雖然花了三天的時間。這是著名的達芬奇系統，也是一個多向安裝系統，每年大概有100萬的外科手術量，市場價值是400億美元，主要應用領域是微創手術，但有很多的競爭對手，而且有數千項的自有和授權專利，但目前也有很多的競爭對手。有些對手很有可能進入達芬奇系統同樣的領域當中，可以看到它的一些競爭對手。

　　商用醫療機器人在神經外科、整形外科、心臟外科、放射療法等等，這些都是目前這個領域的一些系統。現在有些機器人可以進入腔內工作，但現在沒有太多的公司真的能夠把醫療機器人商用，沒有太多的公司能夠把這種機器人用在全世界每日的工作當中。

　　達芬奇系統是遠程操作，實際上是複製外科醫生的手部動作，它的動作和力量都是可以調節的，所以就是遠程操作，其它的系統可能是以影像為基礎的，也就是在做手術之前已經做完了規劃，在做手術的過程當中機器人會引導遵循你的事先規劃。

　　這是基於影像和圖像的，或者是基於事前規劃的操作，不是遠程操作。來自法國的MediTech ROSA是用於神經外科，也是在大腦當中進行精確定位。這是膝關節置換手術，外科醫生和機器人進行協作，如果出現了外科醫生的手術工具超出了合理範圍的話，機器人會做出制止。

　　怎麼來看過去、現在和未來的醫療機器人？過去首先要把人的身體切割開來，然後才能進行手術，今天我們首先要用影像學的方法進行觀察，然後再進行切割。我們的想法是未來首先觀察，然後做計劃，讓機器人事先你的計劃，事先的方式會比人手更好，這是我們的願景。

　　下面給大家看一看我們開發的機器人：左邊是達芬奇系統，右邊是MACO系統。

　　這裡做的是臀部置換手術，我們開發的是一個很小的機器人，相比其它的相關機器人要小一些，因為可以握在一個人的手裡。為什麼要做得這麼小呢？我們要讓機器人進入脊柱，脊柱有很多神經血管不能輕易碰到，要想讓機器人做這樣的工作，會比外科醫生的手做得更好一些，所以這是我們的一個應用。

　　這是脊柱融合手術，可以看到裡面打入了一些螺絲釘，它的空間是非常小的，如果超出這個範圍的話就會破壞脊柱，病人就會癱瘓。可以看到這個人因為植入根釘錯誤導致癱瘓，也就是說如果是徒手植入這種根釘大概有10%的概率錯位，3%-5%的病人會因此終身癱瘓，所以要讓機器人把根釘放入正確的位置，相信機器人會比人更精確。

　　這個系統左邊叫做工作站，下面的是Spine Assist。希望這種植入首先做好計劃，右邊是由機器人來引導。可以看到機器人有一個手臂，根據之前計劃好的軌跡引導外科醫生。

　　機器人在應用中主要有三個優點：更加精確、微創，侵入是非常少的，而且大量減少了輻射，因為機器人只要在手術開始的時候使用X光，手術過程當中是不需要X光的，因為知道它的位置和它的軌跡。目前全球的臨床應用很多國家都安裝了，包括在中國，已經有超過3.5萬例，同時也有22萬的植入物，我們要看的是大概一半都是做的微創手術，平常只有12%是微創的方法。

　　下面介紹一下我們的天機，到了2018年1月已經完成了2，000多項整形手術，做的和我們公司是一樣的。這是針對帕金森症的患者治療，安裝於頭部的機器人，我們已經做了幾千個這樣的案例，另外也有很多的文獻是關於這個系統的精確度。另外一個系統是在臨床實驗當中，效果是很好的，這是適用於筋皮療法的靈活導針。

　　大家知道每天我們都需要把一根針放到精確的位置，比如這是脊髓麻醉和應急麻醉，但即便把針向著你所確定的方向插入，由於人體組織器官的靈活度，可能因為變形導致不能刺中，所以必須要非常精確。這是人的肺部的例子，可以看到插入的例子，理想的外科手術醫生希望能夠進入，因為裡面會有骨骼和其它組織，這種針是無法彎曲的，所以必須確保取出來再去插入另外一根針達到理想的位置。

　　這裡我們需要使用一種柔性的針，和傳統的不同，屬於非常靈活的、柔性的針，並且能夠驅動針頭的部分，甚至可以實現彎曲，遇到任何組織、任何骨骼的時候都沒有問題，能夠達到預計的目標。CT掃描下的例子可以看到整個手術過程，綠色部分標出了想要碰觸的地方，紅色的是不想要碰觸的地方，機器人可以使用這樣的一種彎曲的模式實現，並且躲避所有的障礙物達到目標。這並不是直覺性的，一些人類的外科手術醫生也無法去做，可能你想讓它去左邊，但它去右邊了，所以取決於組織的柔軟度以及插入的深度，做起來是非常複雜的事情。

　　這裡可以看到其中的一些結果，比如可以達到這個目標，誤差是低於1毫米的，有些時候肺癌的治療過程當中癌細胞太小了，所以沒有辦法進行活檢樣本的抓取，需要等到稍微長大一點才能進行活檢，患者的存活率也是和癌症發現是否及時非常相關，希望能夠通過機器人進行抓取活檢，更早地發現這種疾病。

　　綠色部分是目標進入的地方，不希望進入的是紅色部分，也可以看到整個軌跡，也可以看到機器人如何把針插入進去。目前已經碰觸到了這個目標，而且目標是在移動的，可以一直跟隨、追蹤這個目標，這也是人類做不到的，只能是由機器人來完成。

　　這是另外一個例子，就是可以到達2毫米的目標。要是看整體手術過程的演進，過去是開放型的手術，現在想做微創型的手術，未來我們希望機器人能夠做這種很小的機器人，機器人能夠進入人的身體進行手術。昨天也有講到小型、微型機器人如何完成這種手術，未來前景非常大，因為可以做活檢，包括進行輻射檢查等等很多任務。

　　下面給大家看一個非常小的機器人，現在已經有一家企業在做這個產品了，大概是有1毫米直徑的大小。如果對比人的手指尖，或者對比人的眼睛，可以看到這是非常小的。好像一個小蟲子，只有1毫米大小，但可以通過非常小的人類體內管道，如果是這麼小的東西在體內，加上一些想象力，達到可以進入人體的大小。

　　這是腦積水的疾病，很多時候都是小孩，就是在他的大腦內存在腦脊液非正常累積，可能需要去置換這部分的腦脊液。有些人要在十五年當中更換十次，每次都要進行開顱手術，我們需要做的是植入一個非常小的機器人，進入到腦室當中，從而能夠保持不會出現這種堵塞的問題，現在也仍然處於臨床實驗的階段。有些已經是商業產品了，還有一些是孵化器和研發階段，再就是科幻項目，類似接近科幻非常小的產品，也可以進入人的體內。這是歐洲撰寫的，醫療機器人方面有很大的機會能夠領先世界，也會在這個部分大量投資，以色列和歐洲一共有15個合作夥伴項目，我們也是其中之一，希望能夠推進這個項目。

　　這是美國從網際網路到機器人的路徑圖，要到2019年實現，包括列舉的大學。文章中提及五年的時間將更好地使用機器人進行微創，那個時候是2009年，現在我們可能已經實現了這個目標，十年以後就會有游泳式的微型機器人，現在可能還沒有實現，十五年以後就會有完全自動化的外科手術輔助機器人，現在還達不到完全自動化，但這是我們前進的方向。

　　未來可能會有自組裝的機器人，能夠進入人體進行自組裝，這是一個非常了不起的目標，就是從非常小的，並且在體內自己形成機器人來完成工作。

　　總結一下，現在有大量的研究機構都有關於醫療機器人的項目，這個數字還在不斷增加，上百家的大學和高校都在這樣做，只有一些做到了真正能夠放到手術室當中，可能不超過十家公司，很少有公司能夠主導市場，這些新的企業正在等待專利繼續開發，也有一些成功的體外機器人的應用，比如Notes，還有很多體內機器人的研究，就是能夠進入身體內，但還沒有任何一款正在商用。結論就是，現在這個領域是敞開的，未來也會有很大的發展，非常希望大家能夠加入進來。