机器人走进医疗领域

2009年上半年,iRobot公司在网站上发出声明,扫地机器人Roomba已经在全球卖出了三百万台,继续创造着机器人商业史上的神话。然而,Roomba的成功是否意味着智能机器人从实验室走入千家万户的日子已经指日可待了呢?《银河系漫游指南》中那个总是忧郁的大头马文,《人工智能》里无比渴望得到人类真爱的小男孩大卫,抑或在查尔斯王子面前大跳日本传统舞蹈的人型机器人Asimo,会否很快走上街头,与我们一起分享这个美好的世界了呢?与那些充满期待和梦想的漫画迷不同,精明而谨慎的投资人要考虑的实在是太多了。

机器人阿西莫
可怜的Asimo,动不动就要被拉出来献舞

与其他我们日常生活中接触的商品不同,智能机器人在研发阶段需要投入巨大的科研经费,再加上机器人本身的各种新型设备,导致最终产品的价格居高不下。即使是 Roomba这样采取了非常讨巧的智能算法,从而在很大程度上减少了高昂价格部件的智能吸尘器,市场售价也在三,四百美元之间,比通常的吸尘器贵多了。而具有更多功能,能与用户相互交流的智能机器人,似乎最终只能沦为富人们的大玩具。在目前看来,市场的蛋糕还没有做好,投资商们大多还是持观望姿态。 这也不难理解,虽然多年以来科技界一直嚷嚷,智能机器人将是下一代计算机的发展趋势,也是继互联网之后的新一轮技术突破,最终各个国家在这个领域掏腰包做研发的主角还是政府。其中, 政府砸钱的项目大多又去到了航空,军事,安全防卫等方向,美国的NASA(美国国家航空太空总署)和DARPA(美国国防部高级研究计划局) 便是其中的代表。我们经常能在新闻上看到的火星探测器,无人自动驾驶车辆“大挑战”竞赛以及伊拉克战场上出现的各型无人驾驶侦察车,背后都有他们的身影。 即使是Roomba的东家iRobot公司,登陆上它的网站一看,不难发现Roomba只是针对民用的小儿科,大部分的研究还是花在为美国军方准备各式智能军用品上。

如此说来,我们普罗大众要在日常生活中接触到智能机器人岂不是要等到猴年马月去了?那倒也未必。近年来,打破目前由军用和工用(指工厂中的自动化流水线机器人)机器人霸占市场僵局的曙光正隐隐在望,而吹响这胜利号角的选手极有可能是医疗机器人。虽然目前市场上成熟的外科手术机器人产品只有一款:美国的达芬奇机器人系统(Da Vinci Surgical System),但“达芬奇”所展示出的“稳,准,狠”的刀法以及创口小,术后恢复好的效果已足以让众多病人趋之若鹜。另一方面,只要充分利用, “达芬奇”150万美元到200万美元的售价摊到单个病人身上也还在可负担的范畴内。

达芬奇机器人
手术机器人“达芬奇”--左:外科医生和控制台 中:助手,机械手和手术台 右:视频系统 (实际上视频系统可以在控制台和其他需要的地方被看到)

除开外科手术机器人,针对老年人的医护机器人以及针对中风患者的复健机器人的研究在各国也是展开的如火如荼,这当然也是有很强的市场需求的。一方面,在人均寿命延长,妇女生育率下降的全球趋势下,老龄化和老年人的医疗护理已经成为摆在各国,尤其是发达国家面前的一道难关,智能化的护理机器人无疑是弥补护理人 员不足的一根救命稻草。另一方面,在老人院或者医护中心共享护理机器人,也能够节省费用。

下面,不妨来看看近来医疗领域的机器人都有哪些主要的进展。

外科手术机器人

现代的外科机器人通常由机械手,内窥镜视频系统和控制台组成。内窥镜被放入病人体内,采集到的视频通过三维视觉系统放大,能提供给医生全方位的手术视野;外科医生通过控制台发出的指令会被机器人系统转化为更加细微的机械手行动指令;稳 定灵巧的机械手臂则根据实际的反馈信号执行相应的指令。相较于人类医生,机器人有着高灵活度的关节和精准稳定的手腕,能够有效地避免一时“手滑”之类的失 误。另外,因为机械手和内窥镜都相对较小,病人手术产生的伤口也较小,更有利于术后恢复。

1997年,外科手术机器人“宙斯”被用于一起输卵管重建手术,同普通此类手术造成的较大伤口相比,“宙斯”只留下了几个铅笔直径大小的小伤口供内窥镜和机械手出入,而这台手术的成果—一个小男婴,则于1999年的9月顺利诞生。第二年,外科手术机器人“达芬奇” 通过FDA认证,在德国协助完成了一起心脏搭桥手术。而在2001年9月7日,历史上第一次跨洋远程控制外科手术在大西洋两岸同时进行。整场手术中,在纽约的医生通过摄像头观察病人的情况,控制台发出的操作指令通过互联网直达大西洋对岸,身处法国的68岁患者则由机器人宙斯成功摘除了胆囊。2003年,在经过几年的专利纠纷之后,“宙斯”的公司Computer Motion 和“达芬奇”的公司Intuitive Surgical宣告合并,达芬奇也成为了目前市场上唯一的得到美国食品药品监督管理局(FDA)认证的外科手术机器人产品。如今,全球有超过850所医院都在使用着这款手术机器人,普通的外科医生在接受一定的培训后就能使用它。北京解放军总医院是中国大陆第一个引进达芬奇系统的医院,在那里,多例外科手术在机器人神奇的手臂下成功完成。