在今年的世界人工智能大會上，醫療機器人表現搶眼。上海研發的多臂腔鏡手術機器人斬獲大會最高榮譽SAIL獎，智能咽拭子采集機器人、智能外骨骼機器人、膝關節手術機器人🚀、血管介入機器人等設備的亮相🏄🏻，令人們對未來更精準➛、高效、安全的智能化醫療產生更多期待與遐想🚣🏼‍♂️。

作為“製造業皇冠頂端的明珠”，醫療機器人的設計製造應用需要多學科融合發展的推動。從專業角度來看📅，今天我們所見的醫療機器人的智能化水平，實際上還有相當大的提升空間☝🏻。然而♔，接受完全可替代醫生的機器人，我們真的準備好了嗎？

醫療機器人是高端智能醫療裝備的代表✌🏿。經過近40年的發展💗，它們已成為越來越受醫生歡迎的手術助手👨‍🦯。我國醫療機器人的科研與產業在經歷20多年發展後🐪，也呈現出“遍地開花、爭相鬥艷”的態勢。在全球後疫情時期🏋️‍♀️，“大健康”產業進入了快速發展期，醫療裝備產業發展既面臨重大機遇，又面臨極大挑戰，醫療機器人也迎來了更寬闊的發展跑道。

劃時代序幕 手術臺出現機器人

按照醫療機器人應用的場景不同，醫療機器人一般可分為醫院自動化設備、手術機器人👩🏽‍🏭、康復與輔助機器人三大類。其中，手術機器人是醫療機器人領域的核心🧖🏻，其技術要求和門檻都是最高的。

一般認為，首次將機器人技術與手術場景相結合是在1985年。這一年，美國洛杉磯醫院工業機器人PUMA 560被應用於神經外科顱內活檢，實現了機器人輔助定位下的精準采樣🙇🏼‍♂️👩🏼‍🌾。這一探索性的大膽嘗試，拉開了機器人作為智能手術工具的劃時代序幕🚎。

1992年🙁🤸🏼‍♀️，IBM與美國加州大學合作研發的ROBODOC骨科機器人誕生。它可協助外科醫生進行髖關節置換手術，也成為首個獲得FDA（美國食品藥品監管局）批準的手術機器人🔡。

上世紀90年代中期，歐美等發達國家迎來了手術機器人領域的產品突破期👵🏻。由美國斯坦福研究所成立的Computer Motion公司開發出的自動內窺鏡優化定位系統（AESOP）實現了手術機器人的商業化。這款機器人可由醫生通過聲音指令控製機器人手臂，操縱內窺鏡攝像機來輔助腹腔鏡手術，從而避免了扶鏡手生理疲勞造成的鏡頭不穩定。

2000年，在以上前期研究基礎上🙍🏿‍♂️，美國直覺外科公司根據腹腔鏡手術臨床需求👩🏽‍🎨，對AESOP機器人系統進行重新設計👨🏿‍🔬👱🏻‍♀️，研發出一款通用型的手術機器人系統🧑🏿‍🎄，即達芬奇機器人🫥，並獲得FDA批準。

21世紀之前，我國在手術機器人方面的研發尚處於起步階段。從時間軸上看，我國手術機器人的發展較歐美等發達國家滯後十年左右📢。但是，我國手術機器人的研究在醫工合作下成為後起之秀，也在很多關鍵技術上呈現出另辟蹊徑的特色，並在近十多年間出現了多類產品的突破發展。

與此同時，國內大量的臨床需求吸引了國外手術機器人公司紛紛將目光投向中國市場。國外產品在進入國內市場的同時，也會進一步與國內臨床醫生的手術範式習慣相融合，並在功能上進行調整。目前，已有一些國外手術機器人公司與國內高校、研究機構、醫院和企業開展合作🧑🏻‍🌾🔣，聯合建立研發中心，助推新一代手術機器人的升級發展🗃。

而今⛩，盡管國外手術機器人在全球市場依然占據主導地位🧑🏿‍🏭➡️，但未來國內科研機構和企業的發展潛力不容小覷✪。

微創而精準 “醫生助手”日益智能

手術機器人經歷了好幾個發展階段，即從最初的工業機器人遷移應用🕤，到通用型手術機器人，後又進一步演化為多種面向不同術式的專用型手術機器人🍫。

按照手術對象🔧，手術機器人一般可分為硬組織機器人、軟組織機器人等。也可通過更為直觀的分類方法，按照臨床應用領域劃分為骨科機器人✳️、神經外科機器人、腔鏡機器人、經自然腔道機器人🚰、血管介入機器人等。目前，進入臨床應用的手術機器人代表生產商主要集中在歐美🧑🏽‍🦱，他們在中國的可及手術量均超過100萬例/年🪔。

主從式是目前手術機器人實施手術的主要操作模式。主從式操作系統由一臺主處理機記錄、控製其他從處理機的狀態，並分配任務給從處理機。達芬奇手術機器人就是這種主從式操作模式👳🏽‍♀️🕵🏿‍♀️。它主要由三個部分組成：外科醫生控製臺🦹‍♂️、床旁機械臂系統🤴🏽、成像系統。

通過控製臺，醫生可對床旁機械臂系統實施“一對一”映射性操作🍧。由於醫生可以坐著完成手術，不易疲勞，時間長、高難度的復雜手術會變得更加輕松🍺。這種“手眼同軸”的便利，使得外科醫生能夠更加自然順暢地進行微創手術的精細操作。

另外，達芬奇機器人還有兩個優勢🚶‍♂️：一是成像系統可提供清晰放大的3D視野，有效手術視野範圍大，其視覺輔助功能可幫助醫生更好地對病竈處開展手術；二是配套有多種具有七個自由度且可轉腕的手術器械🐢，帶有動作縮放功能，讓醫生在狹窄腔體內的操作更加靈活😕、精準，並且避免了醫生術中的手部顫抖。

隨著機器人技術與人工智能的發展，手術機器人的智能化水平被賦予了更多期待。業界學者曾類比自動駕駛技術分級，對手術機器人的自主化水平進行了0至5級的劃分💹🤜🏼。

從0級沒有任何自主化，到最高5級機器人可完全取代醫生，手術機器人的發展還有漫漫長路。目前👒，全球應用最為廣泛的達芬奇手術機器人所代表的還只是0級，美國史賽克公司的MAKO交互式骨科機器人則達到了自主化1級。

目前，自主化2級手術機器人正受到越來越多科研人員的關註🈳。美國約翰斯·霍普金斯大學和美國國立兒童醫院聯合開發了一種監督式的自主軟組織手術機器人，它可在醫生指出需要縫合的位置自主進行縫合，醫生也可在必要時進行幹預。

需要指出的是，完全自主化的5級目前屬於“科幻級”的設想🤘🏼。由於當前手術機器人的研究都是以“醫生助手”為目標☸️，故而與之相關的倫理🧖🏻‍♂️👍🏼、法律、安全性等將是一系列大問題。

“小而美”出道 顛覆傳統形象認知

立足當下展望未來，手術機器人的發展趨勢是將術前、術中的影像相融合🧑🏽‍🎄，以進一步提高手術精準程度🧑🏼‍🎓，同時結合現實增強可視化技術，通過“穿透視覺”的方法，讓醫生在形狀🧜🏿‍♀️、位置◼️1️⃣、觸覺等多傳感信息的反饋融合下，實現精準定位操控，更方便地完成手術🪥。為了實現這一目標🧚‍♀️，諸如人工智能實時計算🧻、交互力觸覺以及人體復雜柔性環境識別等一系列關鍵技術還有待突破😴。

在手術機器人的本體創新上，各類不同形態的手術機器人層出不窮🧑‍🎄，逐步呈現出輕量化、小型化、專用化等特色🩱⛱，令人耳目一新。

國內手術機器人公司可在這方面著力突破。手術機器人的靈感源頭往往來自臨床，臨床醫生可以結合多年經驗提出很多好想法。同時🦹🏻‍♂️，輕量化、小型化設計的手術機器人尤其適合初創公司開發☕️、生產，此類產品的開發更有利於推動醫工結合，以醫生為主體實現成果轉化。

在專用化的發展趨勢之下，“小而美”的手術機器人可能會給醫生帶來不同以往的使用體驗🉐。傳統手術機器人往往體積龐大，術前準備🥅、術後消毒整理等繁雜流程一定程度上限製了其高效使用🖤。未來的手術機器人將朝著“身材”小巧不占空間、易於處理、“一次完成”的方向“進化”，或將顛覆我們對手術機器人的傳統形象認知。

隨著智能水平的不斷提升🙇🏼👨🏿‍🦳，手術機器人在發展理念上也開始越來越多地關註人機交互問題。這種人機交互既包括物理層面，也包括信息和數據流方面的有效互通，“協作”成為手術機器人乃至整個機器人應用方向上一個時髦的關鍵詞。當然🍷，這也是一個技術難點。值得高興的是，醫生、病患乃至普通公眾對醫療機器人的熱情🧔🏿‍♀️，也體現了人類對機器智能的信賴程度正在不斷提高。

科幻級智能 有待社會倫理準備

隨著醫學技術的發展✋🏿，臨床上對疾病的診斷越來越早，幹預也愈發精準👭，這對診療手術器械提出了更高要求。

當前🙏🏽，我們談及的手術機器人操作精度都是毫米級、亞毫米級👩🏻‍🍳，今後的機器人顯微手術操作精度會達到微米級🔲🚇。在這種情況下👎，微型器械的製造將成為一個很大的挑戰。

微納機器人與醫療結合是一個前沿的研究方向🤒。微納機器人是指機器人的運動及檢測精度可達到微米和納米級別。而且，這種機器人是一個三維結構，需要從納米尺度開展製造。

起初🤹🏿‍♂️，微納機器人只是一個較為科幻的概念，距離臨床的真實需求還相當遙遠🧱，其設計主要用於藥物遞送和細胞操作。科學家們通過化學能、磁能💂、光能、聲能、熱能等各種供能方式，讓這些人工製造的“機器人”在微納米尺度運動起來。

在醫療上，我們期待微納機器人能夠開展更早期的顯微幹預，並集成傳感和驅動𓀇，更好地完成微量或精準的疾病治療。微納機器人等具備精準操作本領的手術機器人將會對精準醫療的發展產生巨大影響🖋🤽🏼‍♀️。

屬於高端醫療裝備的醫療機器人，其發展需要匯集各方資源🐯，開展廣泛合作📇。例如🌵，醫療機器人的研究中包含很多科學問題有待科學家去解決，也需要產學研的協同去完成一些前沿技術的應用。當然👨🏽‍🏭，相關政策和資金投入也非常關鍵，需有長期投資的理念和培育的眼光🔳⚱️。

毋庸諱言，醫療機器人在走向產品落地的過程中會遇到各種復雜問題，也存在很多不確定的安全🧚🏽‍♀️、倫理等風險。過去三十年，醫療機器人融合電子器械👩🏽‍🦰、影像等相關技術，不斷推進AI賦能醫療🕎。未來三十年，不斷進階的智能化將是醫療進步的重要推手。

（作者為恒达平台電子與信息工程學院副教授）

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