现如今,随着科技的迅猛发展,医疗行业也在经历着前所未有的变革。后疫情时代,医疗自动化设备和方案作为一种新兴力量,帮助医疗行业提高效率、降低成本、更好地治疗患者,也减轻医护人员工作压力。
其中,医疗机器人从“实验室概念”加速走向临床一线,成为医护人员不可或缺的“智能伙伴”,在许多医疗场景中都能发挥作用。然而,这场人机协作的深度革命并非一蹴而就。现有技术虽已突破传统医疗的物理边界,但机器人从“辅助工具”迈向“自主执行”仍面临多重挑战,目前国内外主流的医疗机器人产品均处于机器人辅助向任务自动化的过渡阶段,这为医疗自动化行业的进一步发展带来了挑战和机遇。
▍当前医疗机器人的局限性
当前,医疗机器人仍面临多重挑战,主要包括以下几个方面:
(1)现实定位精度和作业灵活性不足
结合影像、光学、电磁技术,医疗机器人可以定位诊察和治疗区域,但定位的精准性和作业的稳定性易受到患者情况和外部环境的影响,可能会对脆弱的人体造成“失之毫厘差之千里”的巨大隐患。
(2)操作较为复杂
由于目前机器人辅助的场景较多,医护人员要对机器人的操作和应急处理都十分了解,这需要花费他们较长的时间进行培训和学习,增加了他们的时间成本和心理压力。
(3)综合成本高
大部分医疗机器人的成本非常高,例如一台用于手术的进口达芬奇机器人售价在2500万左右。这些设备中的大部分都不具有足够的通用性,覆盖的适应症较少,因此医疗机构进行自动化改革的综合成本很难降低。
(4)难以消除病患对安全性的顾虑
机器人在医疗领域中的安全性一直是公众关注的焦点。当它们替代医生与病患进行一些接触和操作时,可能会增加患者的紧张感。如何确保机器人在与人协作时的安全性,是当前医疗机器人面临的重要挑战之一。
面对这些瓶颈,技术创新的突破显得尤为关键。
▍构筑安全通用的医疗机器人底层技术
非夕科技发现,要让机器人真正成为医护的左膀右臂,技术突破需直击医疗场景的核心需求。在医疗场景中,机器人的安全性能至关重要,轻微的稳定性不足可能就会导致医疗事故。
为此,非夕的自适应机器人设计了双通道的冗余架构搭配以力矩为基础的控制框架,满足多项国际安全标准。除了获得CE、ET双安全认证外,Rizon拂晓系列还在2023年通过了IEC 60601(医疗电气安全标准)认证,可以在有接触的环境中有效保证作业和人员安全。医疗级安全配置更容易保证非夕自适应机器人用于医疗领域。
结合自适应机器人灵敏的力反馈和力控能力,非夕也研发了一系列安全相关的功能。例如,机器人可以进行灵敏的实时力检测,如发生碰撞或外力超限,即会触发急停;“虚拟墙”功能使医护人员可以定义并约束“作业禁区”的边界,从而限制机器人在运动时无法进入“禁区”,避免造成额外的伤害。
医疗机器人的进化,始终与前沿技术共振。在医疗场景中,实时力反馈和精细力控能力是医疗机器人不可或缺的核心技术,它们直接关系到机器人操作的精准性、安全性和有效性。
基于独有创新性的力/力矩传感技术、关节及整臂结构设计、底层力觉控制系统和先进的整机力控算法,非夕的自适应机器人具备高度灵敏的末端力感知、力反馈,和精细的力控能力,能够模拟人类手感,帮助医生复现复杂的操作手法。例如在超声检查中,机器人能自动贴合人体曲线,动态调整接触力度,精准复现医生手法,避免因按压不当导致患者不适。这种技术不仅提升了操作的精准性,还大幅降低了医护人员的学习门槛。
为降低医务人员的学习成本和操作风险,医疗机器人的功能还应该足够直观易用。非夕科技认为,这就需要易用的基础功能和工具。
以自适应机器人的柔顺拖拽功能为例。在自由驱动(Freedrive)模式下,医务人员可以用十分轻柔的力直接拖拽机器人末端,使其按照目标的轨迹运行或抵达目标点,从而更好地进行示教、调整、模拟等操作,可以快速适配从中医推拿到高风险手术的多样化场景。
此外,非夕向具备开发能力的医疗机构或团队提供完备的开发工具包 Flexiv RDK,让使用者能够发挥自适应机器人的更多潜能,构建个性化的医疗应用。
非夕科技发现,除了以坚实的底层技术为技术,医疗机器人还需要配备多样化的特需功能,以满足细分医疗场景、多样适应症的需求。
如被灵活运用在如超声、活检、手术等多场景中的自适应机器人双臂遥操作技术。非夕的高级双向力反馈和力控特征让自适应机器人遥操作在实时任务中展现出显著优势,通过结合5G技术和复杂的时延补偿算法,传输透明度将被进一步提高,使医护人员能够进行准确精细的操作。
▍多样化的自适应机器人医疗应用
通过携手细分领域的多个合作伙伴,非夕正持续拓展自适应机器人医疗应用的广度和深度,目前,已在超声诊疗、按摩理疗、接触式治疗检测、流程自动化等方面具备了成熟的应用案例和经验。
在超声诊疗场景中,通过结合超声仪器,自适应机器人末端可实时贴合人体轮廓,并复现专业医生的检测操作手法,确保超声检测末端与患者身体之间的最佳压力,在患者腹部、心脏等位置有起伏时进行实时跟随,从而辅助医生完成诊察和治疗工作。
在按摩场景中,通过将传统的按摩理疗经验与尖端的机器人技术深度结合,自适应机器人可以模拟专业医师手法,进行灵活舒缓的中医推拿、疼痛管理、运动康复等。
自适应机器人还被应用于许多与人体更脆弱部位接触、或末端有穿刺行为的医疗场景,如医疗美容、无针注射、样本检测。2024年底,非夕受邀出席美国斯坦福大学新成立的斯坦福机器人中心(SRC),现场展出合作医疗项目磁性微型旋转器应用,展现了自适应机器人结合无束缚医疗设备治疗多种血管疾病的巨大潜力。
近年来,非夕也积极支持不同的手术机器人整机合作伙伴进行产品开发,将自适应机器人用于更高难度的手术场景,如脑卒中手术、骨科手术等,部分已经到达临床阶段。这些实践不仅验证了技术的可靠性,更重新定义了医疗资源的分配逻辑——当机器人承担重复性、高精度任务时,医生得以将精力聚焦于决策与创新,人机协同的效率优势会逐渐显现。
不仅如此,针对专业的手术场景,非夕专门还研发了自适应医疗机器人Rizon Med,进一步提升了医疗机器人的安全性和通用性。Rizon Med采用高刚性设计,最高可达10,000N/m,同时具备电磁式抱闸配置,保证机器人的安全跌落距离。此外,还支持无缝集成各种末端工具、手术导航系统和手术规划软件,可广泛应用于各类泛医疗的人机协作场景。
此外,在2024年9月举行的第二届手术机器人大会上,非夕还获得手术机器人产业贡献奖。
▍结语与未来
行业数据显示,至2030年全球手术机器人市场规模将突破400亿美元,中国或凭借本土化创新占据30%份额。这场变革的终极目标,并非用机器取代人类,而是通过技术拓展医疗的可能性——当机器人成为医生的“超级感官”与“精准双手”,更多生命将有机会跨越曾经不可逾越的医疗鸿沟。
可以预见,随着科学技术的不断进步,机器人在医疗领域将会得到更广泛的应用。非夕科技通过持续优化自适应机器人产品的性能和指标,有望提高机器人与人的交互和感知水平,结合人工智能技术,打造更先进、更智能的医疗自动化解决方案。