手无力患者也能打游戏！华西医疗机器人来帮忙
一个半身偏瘫的中年人，如何恢复日常活动能力，甚至重返工作岗位？
在社会老龄化和医疗资源下沉的浪潮中，利用好人工智能、大数据、物联网新技术，让更多人以尽可能低的门槛形式，获取权威的医疗服务，成为了健康卫生事业发展的未来之路。
对于华西医疗机器人研究院来说，这条路是一个“创意+临床”的融合之路。作为四川大学华西医院的产业代表，华西医疗机器人研究院是西部第一批集“产教研”于一体的机构，也是首批获得“岷山计划”扶持的机构。以一线医生的需求为出发点，工程师将想法设计成医疗机器人，然后推广到临床试验中。
特别的是，这些机器人家用属性极强——适合居家康复的外骨骼、有“马里奥闯关”游戏体验的上肢综合健康站、模拟生活物品真实手感的手部康复机器人……展现着“连接+计算”对大众之价值，勾勒年轻从业者对促进医疗资源下放的思考。
▲华西医疗机器人研究中心
在趣味游戏中完成训练
让康复过程不再“枯燥”
一路吃金币、躲避怪物的闯关小游戏，可谓是老少皆宜、承载童年回忆的经典存在。除了人类喜欢，机器人也开始玩起来了。
上肢综合健康站，是华西医疗机器人研究院逻辑生命项目的一款上肢训练机器人，适用于脑卒中、外伤、肌骨退行性病变等疾病引起的上肢功能障碍。设备可以连接平板电脑、智能电视等，使用者通过手柄控制，就可在屏幕中开启一场“跑酷”游戏。
选择“逆流征服者”模式后，在满是金币和潮汐的海洋中，使用者滑动手柄驾驶潜水艇，避开有毒鱼类，克服洋流阻力，吃到金币。与一般游戏不同的是，即便手部没有力量，手柄可以自行运动，为使用者助力。
当康复进入下一阶段，手部力量恢复后，手柄会转而产生阻力，让手臂肌肉进行对抗，达到进一步锻炼的目的。阻力对应游戏中的水流强度，使用者会有真实的“乘风破浪”感。
开始游戏前，使用者需要先在设备上完成肌肉评估，测试肌肉运动范围、力量、速度等参数，以便“私人定制”最合适的拟真环境力学参数。
“医院使用的上肢康复仪价格可以达到20万元-30万元，这款产品的体积更小，价格在1万元以下，更适合社区医院、养老机构或者家庭使用。”华西医疗机器人研究院逻辑生命项目总监张泰略介绍，由于康复过程较为漫长，患者出院后，家庭往往是长期护理的主阵地。“医院的大型康复仪器人均数量少，患者常常要排队，我们的产品可以减轻医疗资源中心化的现象。”
▲华西医疗机器人研究院逻辑生命项目总监张泰略（站立者）
他表示，游戏可以增强患者的康复意愿，而家庭的使用场景，加强了家庭成员之间的交流。启动联机模式后，家人可以跟患者一起“打游戏”，对于手受伤的小朋友，过程充满了趣味，对于老人而言，更是一种陪伴。
用机械手“搓麻将”
生活化设计帮助患者重返真实生活
张泰略的研发团队，是华西医疗机器人研究院中最年轻的一支，平均年龄27岁。他们拥有多元的背景，张泰略就曾经在互联网大厂工作多年，从事大数据产品研发。
或许正是这样的互联网思维，让他们更注重优化用户体验。康复过程中有许多重复动作，患者容易感到乏味，因此他们增加了许多生活化、趣味化的元素。
团队研发的一款手部康复机器人，可以如手套一样佩戴在手部，外侧的机械骨骼带动手完成拿捏、抓握等动作，适合手部失去活动能力的患者。有意思的是，这款手套可以和网络麻将相结合——在网络麻将中出牌时，手套的传感器感知到手部的行为意图，将准确带领手完成一系列抓握动作，还原真实打牌体验。
▲小布体验手部机器人
张泰略介绍，团队正在研发镜像疗法，例如右手功能障碍时，利用健康的左手做出打牌的动作，右手的外骨骼就可以让右手精准复刻这一动作，这一对称训练，对脑和手的神经元连接十分有利。
“传统的外骨骼，很大的一个痛点是缺乏实际触感，抓握东西时没知觉，也没有轻重。”张泰略说，产品的一大创新是通过调整算法，等抓力到达一定阈值时就会产生阻力，阻碍运动，还原真实触感。无论是鸡蛋的轻薄外壳，或者矿泉水瓶捏扁的感觉，还是毛巾的柔软质地，都能一一还原。
“康复的最终目的是回归生活，因此我们模拟了很多日常物品的触感，患者做完康复训练后，就能迅速返回实际生活。”张泰略说，在互联网公司工作的经验，让他和团队一直考虑以差异化做出卖点。这款手部康复机器人价格约为2000元，预计今年年底上市。
针对下肢的康复，华西医疗机器人研究院精创石溪团队正在研发一款下肢外骨骼康复机器人，传感器收集患者的肌肉电信号，感知到肌肉意图后，外骨骼会为髋关节、膝关节等提供自动助力，降低专业治疗师的工作强度。
骨折患者的新选择：
更合体更抗菌的3D打印外固定支具
在急诊室中，急需为骨折部位固定包扎，需要多久才能得到一个1:1定制的3D打印外固定支具？
华西医疗机器人研究院精创浩达团队，已经实现20分钟完成打印。在分秒必争的急诊室内，他们研发的智能3D医疗高速打印系统（简称3D打印系统）可以一边打印、一边固化，其效率超过传统3D打印技术20倍。
产品总监魏振远介绍，每个人的皮肤特征各不相同，而石膏板大小统一，无法满足个性化需求。并且石膏板透气性差，长时间佩戴可能引发皮肤压疮等风险。3D打印系统打印的支具不仅可以根据患者体型定制，并且以玉米淀粉为基材自主研发的新型复合型打印材料形成弱酸性环境，具有一定抗菌效果。螺纹表面不会完全紧贴皮肤，提升了透气性。
对于医生而言，打印一副支具是否方便？“医生只需要用1-2分钟对患者患处进行扫描，数据会自动上传软件平台，简单地在软件平台操作几步，点击打印即可等待取货。目前，从扫描到支具安装全流程需要20分钟-30分钟。”魏振远表示。
他还介绍，目前3D打印系统已经在四川大学华西医院等10余个省份的医院投入使用。第二代打印系统正在研发中，操作更简化、打印速度更快，AI机器学习可以让医生一键打印，全流程操作时间提升20%-30%。
第一代打印系统的适用范围主要覆盖人体四肢骨关节及脊柱，第二代打印系统的适用范围将扩大，包含脊柱侧弯患者胸部、腰部的矫正器具，以及脑瘫患儿的腿部护具，逐步向医疗教学、运动医学方面扩展。
“低价”如何实现？
突破技术壁垒+机器人功能细分
不同于动辄千万元、自带“生人勿近”气场的高端医疗器械，“低价”一直是研发团队努力的方向。
“其实，达芬奇手术机器人这种价位的设备一般只有大型医院负担得起，基层医院更缺一些价格较低的设备，因为病人对价格很敏感，要做一些接地气的产品，才能真正解决医疗体系存在的问题。”华西医疗机器人研究院总经理孙淼认为，以更实惠的医疗器械，缓解医疗资源不均的矛盾，或许是更有价值的事。
▲下肢外骨骼康复机器人
低价从何而来？有两个途径——突破技术壁垒，以及对机器人功能进行细分。
孙淼介绍，目前研发的一款经皮穿刺手术机器人成本降低了60%，正是因为实现了技术国产化。经皮穿刺可用于肺癌诊断与治疗，然而难点在于胸腔随着呼吸上下浮动，病灶点也随之移位，穿刺难度大大增加。电磁导航技术可以让穿刺针跟随磁场自动定位，但此技术常年被国外公司垄断。基于国内高校的多年研究，终于实现了关键器件的替代。
“电磁导航穿刺的优点在于精确定位病灶、手术时间缩短、手术并发症减少，提高了手术成功率。”孙淼认为，手术机器人可以弥补医生资源不足的问题，把顶级医院优秀医生的经验转化成机器人产品，复制到县域医疗机构，以同等的诊疗水平惠及更多患者。
孙淼谈到，不是所有医院都需要达芬奇手术机器人这样适用于心胸外科、泌尿外科、妇科等的“全能”。“某些特定的疾病发病率高，诊疗量也最大，”针对这类病症“对症下药”的单一功能机器人，虽不够大而全，好在造价更低，能更快推广到基层。
目前，华西医疗机器人研究院以28岁-35岁的研究者居多，不少人在学生时代就参与了项目研发，毕业入职后继续研究道路。“很多年轻人喜欢这里持之以恒的氛围，从高校到企业，他们可以沿着一个思路一直走下去，这是产学研融合的优势。”孙淼观察到，比起一味追求高薪，很多年轻人更注重个人的理想信念，在五年甚至十年的周期内持续投入精力，研发真正对社会有益的技术。
“毕竟很多卡脖子技术、高技术壁垒的产品，需要做好打持久战的准备，而不是短平快的过程。”孙淼说，如果不坚持一种长期主义，真正的创新也就不可能实现。
成都商报-成都发布记者 | 叶燕 张芷旖
摄影记者| 陶轲
成都发布编辑 | 卡比
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