手術機器人的未來是人機共生

1996年，美國直覺手術機器人公司（Intuitive Surgical）的達芬奇手術機器人問世。隨著達芬奇機器人開始廣泛應用於全球多家醫院的不同科室，人們開始關心一個問題：未來的機器人將在手術室中扮演什麼樣的角色，它會取代外科醫生嗎？

在日前的2017年世界機器人大會上，英國皇家工程院院士、英國帝國理工大學哈姆林醫療機器人中心主任楊廣中以「人機共生——醫療機器人的未來」為主題，暢談了未來醫療機器人的發展方向。以下內容節選自楊廣中教授的演講：

英國皇家工程院院士楊廣中

我來自哈姆林中心，現在所做的主要工作就是要開發一種安全、有效、可及的技術。我們知道醫療機器人這種技術從高科技的角度來說吸引了很多的注意力，但是在今後的五到十年當中，我們要做的是怎樣讓這樣一個技術使所有人從中獲益。有些人可能不僅僅是從技術的角度，而且要從醫生的角度來思考這個問題，就是怎樣推動外科手術技術的發展。

在過去的幾百年當中開放式的手術是標準性的，今天我們在做外科手術的時候還是使用這種開放式手術。同時無創傷的外科手術，減少流血等等也有很多的好處，所以現在大家也在研究無創手術，七十年代的時候就有一些技術出來了，現在我們已經有一些無創手術技術了。進行無創或者低創技術也有一些挑戰，包括對工具控制的複雜度以及對不同工具之間的協調等等，這就需要我們的醫療機器人幫忙了，第一代的醫療機器人的設計用在了一些外科手術當中。

醫學機器人在過去的二十五年當中明顯取得了很大的進展，過去可能只是專業用途的機器人，現在已經擴展了它的應用範圍，包括達芬奇平台等等，所以無論哪個領域都取得了很大的進展。在全球，現在大約有4000個此類的機器人正在使用。

達芬奇手術機器人

新一代的系統一直在開發的過程當中，我們從來沒有停止開發的進程，但是現在最新的產品還沒有正式上市。新的技術當中可以用一些最新的技術，包括通過視覺語音的技術完成一些實際的工作。手術機器人從在二十五年前的一個非常小的應用領域，到現在已經用於很多領域了，並且在未來幾年當中它的精準程度和醫療質量都會有所提升。而從商業的角度來說前景也是非常大的，很多初創企業也都是進入到了這個領域，年均複合增長率達到了13%，並且到2020年的時候市場規模將達到接近180億美元。當然，其實這還是一個比較保守的估計。未來我們會看到更為專業的機器人平台，它會更加智能，並且能夠用於很多種類的外科手術當中。

我們面臨的問題、挑戰和機會都有哪些呢？現在醫療機器人已經進入了一個黃金時代，回顧一下過去的經驗教訓和目前在醫療領域的具體英勇實例，未來我們是否要那種更大更複雜的系統？機器人未來是否會在手術室發揮主要的作用？還是要那些更小的機器人？這是我們需要回答的問題，所以不僅僅是法律、道德和商業的問題，而從技術的角度來說這也是帶來了很多的挑戰。

未來醫療機器人會朝著什麼方向發展呢？我們需要要讓它有更好的視覺功能和感知功能，包括更好的反饋功能和更強大的智能。

第一步就是准入和控制的問題，也就是如何在這個複雜的環境中有著準確的回應。如何能夠將這些機器人做得穩定而又非常敏捷呢？這是一個非常重要的領域。在醫療領域，機器人需要將一個東西穩定地維持在一個位置，提供手術當中所需要的穩定性；同時，它移動起來也需要非常靈活。

再就是提供一個更好的視覺功能，可以充分利用預設的圖片功能，包括實時的視覺功能，甚至可以結合過去的圖像和視頻進行學習，手術當中用機器人幫助你看到一些看不到的地方，比如移動一些組織，或者避免一些由於人工誤操作造成的影響。這個工具必須非常精準、非常敏感，所以我們用上機器人技術加上增強現實，再加上視覺技術就可以使得手術流程變得更加安全。這需要機器人的感知能力和視覺能力進一步提升，更為重要的是，要想在日常的臨床工作當中使用的話，甚至可以讓它在iPad上面使用。

下一個級別就需要將一些圖像視覺等等技術結合到一起，這個級別的機器人甚至可以改變整個手術的流程，比如腫瘤手術。隨著機器人技術的使用，甚至可以給我們提供一些實時的信息，這樣就會更加精準和準確，通過機器人的觀察，看到的不僅僅是一個靜態的狀態，甚至是一個實時動態的狀態，而且延時可能只有毫秒這個級別，這給我們帶來的機遇還是很大的。

它的真正好處是，你能夠觀察得更為仔細。在干預手術和微創手術中，通過機器人的觀察能夠看到有些地方具體變形的情況。即使有些器官只發生了非常微小的變化，手術的過程當中也有很大的影響。考慮到外科手術的實際環境，也包括一些實時的視覺，這些東西都能夠進行應用。通過機器人的手臂，我們可以將手術做得更加精準，找到我們想要的細胞，這才是機器人真正附加的價值，不是讓機器人去做現在外科醫生能夠做的事情。

我們甚至還可以進一步深入到分子和原子層面，現在可以用機器人檢測癌症，甚至可以從原子的層面了解病症。再下一個級別我們就需要將機器人做得更加智能了，這樣就能夠了解到手術過程當中的信息進行學習，可以用這種感知的功能來保證機器人能夠更好地了解病人的狀況，這甚至需要病人和機器人進行互動。如何實現人機之間的互動，讓機器人更好地了解病人的病症，這也是我們需要不斷改善的事情。

除了以上這些例子，還有很多其它的領域進行探索，機器人未來應該變得更為安全、更為有效，並且使用的範圍更廣。我們也希望把機器人做得更為精簡、功能更多、使用起來更為容易、機器視覺更好，但是最終我們希望的結果就是手術的結果是最好的。把特別大的系統可以跟微小的材料技術結合起來，比如納米技術等等，這些都是我們的發展方向。

這裡有些可以在水裡使用的小型機器人，還有納米機器人可以用來治療一些常見的疾病，其它類型的小型機器人可以用於眼睛的手術，也有一些機器人可以用於聽覺的修復等等，這些都是在非常微型的級別進行手術的機器人。這些機器人會在傳統的外科手術當中推廣。由於過去六十多年醫療技術的發展，我相信下一個里程碑將是醫療機器人，它會使得我們可以做很多以前做不了的事情。

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