多个国家已经研制了导管介入手术的辅助机器人,典型的功能是针对冠状动脉狭窄,辅助医生递送导管、导丝、支架等介入器械
近日,有研究报告显示,全球智慧医疗机器人市场保持高速增长态势,应用领域涵盖医疗手术、康复运动、医护辅助和医疗后勤等多个门类,中国的医疗机器人也在发挥越来越大的作用。
血管介入机器人
练就敏锐触觉
人们熟知的机器人是笨重的,如何让这些钢铁家伙扛得起“大包”,又玩得转“柳叶刀”呢?这条“跨界”路上,敏锐的感知、实时的信号、最优化的处理一个也不能少。
血管介入手术需要在专门的导管室中进行。由于需要X射线成像,才能操作导管、导丝等介入器械,过去医生在手术过程中必须身穿沉重的铅衣。在手术过程中需要频繁调整角度、病人位置并注射造影剂,手术时间长。长期在导管室中工作还易出现脊柱病、白内障甚至癌症等职业病。
目前,多个国家已经研制了导管介入手术的辅助机器人,典型的功能是针对冠状动脉狭窄,辅助医生递送导管、导丝、支架等介入器械。
高精准度、速度、策略在机器人“养成”的过程中一个也不能少。“血管介入手术中,医生手指搓捻导丝时,手指关节的屈伸角度和推送导丝时手部的空间位置及方位都是影响手术成功的关键因素。”中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室研究人员奉振球说,为此研究团队利用光纤数据手套,通过对人手骨骼和手指关节运动规律的分析,提出了一种手指屈伸角度识别的方法,建立了手指屈伸角度与数据手套输出的映射关系。
“我们根据这个方法,解决了数据手套输出实用性不明确的问题。”奉振球说,这将弥补目前的血管介入机器人缺少触觉反馈或者触觉反馈不够精细的缺陷,使得医生在机器人的操作端拥有真实精细的触觉。
康复机器人
能“悬丝诊脉”
如果说手术机器人是“玩转柳叶刀”的“好把式”,那么康复机器人就是会“悬丝诊脉”的“知心人”。
“患者的运动意图和实际的运动能力都要兼顾到。”中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室副研究员彭亮说,为了完成机器和人的“交互”,可以通过反映患者运动意图的表面肌电信号,将数据经频率振荡器“虚拟”成肌肉节律性收缩,康复机器人感受到振荡器就能辅助患者执行运动训练了。
中国康复研究中心神经内科主任赵军介绍了偏瘫步态运动学和动力学分析及康复训练动作的设计的研究工作。他表示,为了将临床经验无限接近地传递给机器人,临床工作需要“数据化”,例如结合先进的动作捕捉、足底压力及表面肌电采集等技术,从关节运动学数据、动力学数据、肌肉活动等多方面对脑卒中偏瘫患者进行更全面和精细的步态分析,根据分析结果设计出更加科学和有针对性的康复训练动作。(张佳星)
