Moshe Shoham：未来机器人进入人体后可进行自组装

8月18日消息，2018世界机器人大会拟于8月15日至19日在北京亦创国际会展中心举行。大会以“共创智慧新动能 共享开放新时代”为主题，由“论坛”、“博览会”、“大赛”、“地面无人系统展示活动”四大版块构成。 本届大赛汇聚了来自美国、俄罗斯、德国、日本、以色列等全球近20个国家和地区的1万余支赛队和数百名顶尖专家，共计超过5万多名参赛选手同台竞技。

　　以色列理工大学教授、以色列Mazor手术机器人公司创始人、美国国家科学院外籍院士Moshe Shoham进在论坛上发表了题为“医疗机器人市场现状及未来前景”的演讲。

　　以下为演讲全文：

　　非常荣幸来到这里参加世界机器人大会，我来自一个非常小的国家，昨天我了解到中国是以色列面积的340倍，希望我们的发明和想法会对你们有吸引力。

　　医疗机器人主要包括三个方面：外科手术、康复和体内设备，即非常小的可进入体内的机器人。比如外科手术方面，大家都知道达芬奇系统可通过屏幕看到具体动作，这是阿尔戈医疗技术公司打造的可令人重获行走能力的康复机器人，可以帮助残疾女孩完成马拉松，虽然花了三天的时间。这是著名的达芬奇系统，也是一个多向安装系统，每年大概有100万的外科手术量，市场价值是400亿美元，主要应用领域是微创手术，但有很多的竞争对手，而且有数千项的自有和授权专利，但目前也有很多的竞争对手。有些对手很有可能进入达芬奇系统同样的领域当中，可以看到它的一些竞争对手。

　　商用医疗机器人在神经外科、整形外科、心脏外科、放射疗法等等，这些都是目前这个领域的一些系统。现在有些机器人可以进入腔内工作，但现在没有太多的公司真的能够把医疗机器人商用，没有太多的公司能够把这种机器人用在全世界每日的工作当中。

　　达芬奇系统是远程操作，实际上是复制外科医生的手部动作，它的动作和力量都是可以调节的，所以就是远程操作，其它的系统可能是以影像为基础的，也就是在做手术之前已经做完了规划，在做手术的过程当中机器人会引导遵循你的事先规划。

　　这是基于影像和图像的，或者是基于事前规划的操作，不是远程操作。来自法国的MediTech ROSA是用于神经外科，也是在大脑当中进行精确定位。这是膝关节置换手术，外科医生和机器人进行协作，如果出现了外科医生的手术工具超出了合理范围的话，机器人会做出制止。

　　怎么来看过去、现在和未来的医疗机器人？过去首先要把人的身体切割开来，然后才能进行手术，今天我们首先要用影像学的方法进行观察，然后再进行切割。我们的想法是未来首先观察，然后做计划，让机器人事先你的计划，事先的方式会比人手更好，这是我们的愿景。

　　下面给大家看一看我们开发的机器人：左边是达芬奇系统，右边是MACO系统。

　　这里做的是臀部置换手术，我们开发的是一个很小的机器人，相比其它的相关机器人要小一些，因为可以握在一个人的手里。为什么要做得这么小呢？我们要让机器人进入脊柱，脊柱有很多神经血管不能轻易碰到，要想让机器人做这样的工作，会比外科医生的手做得更好一些，所以这是我们的一个应用。

　　这是脊柱融合手术，可以看到里面打入了一些螺丝钉，它的空间是非常小的，如果超出这个范围的话就会破坏脊柱，病人就会瘫痪。可以看到这个人因为植入根钉错误导致瘫痪，也就是说如果是徒手植入这种根钉大概有10%的概率错位，3%-5%的病人会因此终身瘫痪，所以要让机器人把根钉放入正确的位置，相信机器人会比人更精确。

　　这个系统左边叫做工作站，下面的是Spine Assist。希望这种植入首先做好计划，右边是由机器人来引导。可以看到机器人有一个手臂，根据之前计划好的轨迹引导外科医生。

　　机器人在应用中主要有三个优点：更加精确、微创，侵入是非常少的，而且大量减少了辐射，因为机器人只要在手术开始的时候使用X光，手术过程当中是不需要X光的，因为知道它的位置和它的轨迹。目前全球的临床应用很多国家都安装了，包括在中国，已经有超过3.5万例，同时也有22万的植入物，我们要看的是大概一半都是做的微创手术，平常只有12%是微创的方法。

　　下面介绍一下我们的天机，到了2018年1月已经完成了2，000多项整形手术，做的和我们公司是一样的。这是针对帕金森症的患者治疗，安装于头部的机器人，我们已经做了几千个这样的案例，另外也有很多的文献是关于这个系统的精确度。另外一个系统是在临床实验当中，效果是很好的，这是适用于筋皮疗法的灵活导针。

　　大家知道每天我们都需要把一根针放到精确的位置，比如这是脊髓麻醉和应急麻醉，但即便把针向着你所确定的方向插入，由于人体组织器官的灵活度，可能因为变形导致不能刺中，所以必须要非常精确。这是人的肺部的例子，可以看到插入的例子，理想的外科手术医生希望能够进入，因为里面会有骨骼和其它组织，这种针是无法弯曲的，所以必须确保取出来再去插入另外一根针达到理想的位置。

　　这里我们需要使用一种柔性的针，和传统的不同，属于非常灵活的、柔性的针，并且能够驱动针头的部分，甚至可以实现弯曲，遇到任何组织、任何骨骼的时候都没有问题，能够达到预计的目标。CT扫描下的例子可以看到整个手术过程，绿色部分标出了想要碰触的地方，红色的是不想要碰触的地方，机器人可以使用这样的一种弯曲的模式实现，并且躲避所有的障碍物达到目标。这并不是直觉性的，一些人类的外科手术医生也无法去做，可能你想让它去左边，但它去右边了，所以取决于组织的柔软度以及插入的深度，做起来是非常复杂的事情。

　　这里可以看到其中的一些结果，比如可以达到这个目标，误差是低于1毫米的，有些时候肺癌的治疗过程当中癌细胞太小了，所以没有办法进行活检样本的抓取，需要等到稍微长大一点才能进行活检，患者的存活率也是和癌症发现是否及时非常相关，希望能够通过机器人进行抓取活检，更早地发现这种疾病。

　　绿色部分是目标进入的地方，不希望进入的是红色部分，也可以看到整个轨迹，也可以看到机器人如何把针插入进去。目前已经碰触到了这个目标，而且目标是在移动的，可以一直跟随、追踪这个目标，这也是人类做不到的，只能是由机器人来完成。

　　这是另外一个例子，就是可以到达2毫米的目标。要是看整体手术过程的演进，过去是开放型的手术，现在想做微创型的手术，未来我们希望机器人能够做这种很小的机器人，机器人能够进入人的身体进行手术。昨天也有讲到小型、微型机器人如何完成这种手术，未来前景非常大，因为可以做活检，包括进行辐射检查等等很多任务。

　　下面给大家看一个非常小的机器人，现在已经有一家企业在做这个产品了，大概是有1毫米直径的大小。如果对比人的手指尖，或者对比人的眼睛，可以看到这是非常小的。好像一个小虫子，只有1毫米大小，但可以通过非常小的人类体内管道，如果是这么小的东西在体内，加上一些想象力，达到可以进入人体的大小。

　　这是脑积水的疾病，很多时候都是小孩，就是在他的大脑内存在脑脊液非正常累积，可能需要去置换这部分的脑脊液。有些人要在十五年当中更换十次，每次都要进行开颅手术，我们需要做的是植入一个非常小的机器人，进入到脑室当中，从而能够保持不会出现这种堵塞的问题，现在也仍然处于临床实验的阶段。有些已经是商业产品了，还有一些是孵化器和研发阶段，再就是科幻项目，类似接近科幻非常小的产品，也可以进入人的体内。这是欧洲撰写的，医疗机器人方面有很大的机会能够领先世界，也会在这个部分大量投资，以色列和欧洲一共有15个合作伙伴项目，我们也是其中之一，希望能够推进这个项目。

　　这是美国从互联网到机器人的路径图，要到2019年实现，包括列举的大学。文章中提及五年的时间将更好地使用机器人进行微创，那个时候是2009年，现在我们可能已经实现了这个目标，十年以后就会有游泳式的微型机器人，现在可能还没有实现，十五年以后就会有完全自动化的外科手术辅助机器人，现在还达不到完全自动化，但这是我们前进的方向。

　　未来可能会有自组装的机器人，能够进入人体进行自组装，这是一个非常了不起的目标，就是从非常小的，并且在体内自己形成机器人来完成工作。

　　总结一下，现在有大量的研究机构都有关于医疗机器人的项目，这个数字还在不断增加，上百家的大学和高校都在这样做，只有一些做到了真正能够放到手术室当中，可能不超过十家公司，很少有公司能够主导市场，这些新的企业正在等待专利继续开发，也有一些成功的体外机器人的应用，比如Notes，还有很多体内机器人的研究，就是能够进入身体内，但还没有任何一款正在商用。结论就是，现在这个领域是敞开的，未来也会有很大的发展，非常希望大家能够加入进来。