機(jī)器人的醫(yī)生夢(mèng)

曹凱

除去安全性，醫(yī)療機(jī)器人的大規(guī)模應(yīng)用還要滿足醫(yī)生的臨床需求和使用習(xí)慣，提高治療效果，以及考慮是否增加了患者的費(fèi)用支出

“手術(shù)時(shí)間一長(zhǎng)，醫(yī)生難免會(huì)手抖。手術(shù)機(jī)器人能夠過(guò)濾抖動(dòng)，避免給患者帶來(lái)的威脅。”北京和睦家醫(yī)院醫(yī)生朱剛坐在電腦邊，回放自己操作達(dá)芬奇機(jī)器人完成的手術(shù)：兩只微型機(jī)械臂從腹部小孔進(jìn)入患者腹腔內(nèi)，切除腫瘤。

與完全自動(dòng)化的工業(yè)機(jī)器人不同，達(dá)芬奇依然需要醫(yī)生來(lái)操作。患者躺在手術(shù)臺(tái)上，朱剛坐在機(jī)器人控制臺(tái)上，緊盯著成像系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)可以清晰地將手術(shù)部位放大數(shù)倍，左右手分別操縱著控制臺(tái)上的兩個(gè)手柄，再輔以腳下的控制踏板，指揮機(jī)械臂完成手術(shù)。

自1996年問(wèn)世以來(lái)，在過(guò)去20年的時(shí)間里，達(dá)芬奇經(jīng)過(guò)幾代更迭，一度成為醫(yī)療機(jī)器人的代名詞。如今，更多類(lèi)型的機(jī)器人開(kāi)始出現(xiàn)，在各個(gè)醫(yī)療環(huán)節(jié)輔助醫(yī)護(hù)人員更好地完成工作。

目前的醫(yī)療機(jī)器人市場(chǎng)中，歐美企業(yè)占據(jù)了主要的市場(chǎng)份額。中國(guó)醫(yī)療機(jī)器人仍處于研發(fā)或臨床試驗(yàn)階段，還未實(shí)現(xiàn)醫(yī)療機(jī)器人產(chǎn)品規(guī)?；卺t(yī)療機(jī)構(gòu)的普及率也較低，但正努力趕上。

手術(shù)機(jī)器人先行

早在1985年，美國(guó)洛杉磯醫(yī)院的醫(yī)生在Puma560工業(yè)機(jī)器人輔助下完成了神經(jīng)外科腦部活檢手術(shù)，這是首次將機(jī)器人技術(shù)運(yùn)用于外科手術(shù)中。

此后醫(yī)療機(jī)器人發(fā)展出諸多種類(lèi)。北京航空航天大學(xué)機(jī)器人所王田苗院士團(tuán)隊(duì)曾撰文介紹，將已經(jīng)上市的醫(yī)療機(jī)器人按照功能和用途分為若干類(lèi)，包括神經(jīng)外科機(jī)器人、骨科機(jī)器人、腹腔鏡機(jī)器人、血管介入機(jī)器人、假肢和外骨骼機(jī)器人、輔助康復(fù)機(jī)器人、醫(yī)院服務(wù)機(jī)器人和膠囊機(jī)器人等。

達(dá)芬奇是商業(yè)化最為成功的醫(yī)療機(jī)器人之一，主要用于心臟外科、泌尿外科、胸外科、肝膽胰外科、胃腸外科、婦科等相關(guān)的微創(chuàng)腹腔鏡手術(shù)。和睦家醫(yī)療CEO李碧菁早年參與將達(dá)芬奇引入中國(guó)。她告訴《財(cái)經(jīng)》記者，截至2016年二季度，全球已經(jīng)配置達(dá)芬奇超過(guò)3700多臺(tái)，其中2474臺(tái)配置在美國(guó)，歐洲和亞洲緊隨其后，完成手術(shù)數(shù)百萬(wàn)臺(tái)。

達(dá)芬奇機(jī)器人由三部分組成，醫(yī)生操作系統(tǒng)、三個(gè)器械臂和一個(gè)鏡頭臂組成的床旁機(jī)械臂系統(tǒng)、三維視頻成像系統(tǒng)。在手術(shù)過(guò)程中，朱剛只需要操作手柄，控制機(jī)械臂進(jìn)入腹腔中進(jìn)行手術(shù)；成像系統(tǒng)提供如同開(kāi)放直視效果的高清三維手術(shù)視野，幫助他進(jìn)行判斷。

朱剛和很多外科醫(yī)生能夠舉出達(dá)芬奇的一系列優(yōu)點(diǎn)。在機(jī)器人輔助下，醫(yī)生可以坐著進(jìn)行手術(shù)，舒適的坐勢(shì)有利于長(zhǎng)時(shí)間復(fù)雜的手術(shù)，是對(duì)醫(yī)生身體的解放。北京理工大學(xué)智能機(jī)器人研究所博士李浩源介紹，機(jī)器人的操作精度由計(jì)算機(jī)控制，從而過(guò)濾因勞累導(dǎo)致的醫(yī)生手部抖動(dòng)，減少手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

在機(jī)器人協(xié)助下，朱剛一個(gè)人就可以完成此前一整個(gè)電視腔鏡手術(shù)團(tuán)隊(duì)的大部分工作，可以節(jié)約更多的人力。

此外，醫(yī)生借助機(jī)械臂進(jìn)入腹腔進(jìn)行手術(shù)，避免與患者的直接接觸，減少感染風(fēng)險(xiǎn)；而且手術(shù)切口較小，患者恢復(fù)時(shí)間自然更快。

截至目前，中國(guó)已經(jīng)配置60臺(tái)左右達(dá)芬奇機(jī)器人，主要分布在一線城市和大型醫(yī)院。由于大型設(shè)備采購(gòu)監(jiān)管放開(kāi)，一些沿海發(fā)達(dá)地區(qū)省會(huì)和地市級(jí)三甲醫(yī)院也正計(jì)劃采購(gòu)手術(shù)機(jī)器人。

朱剛自己經(jīng)歷過(guò)腹腔鏡手術(shù)對(duì)開(kāi)放式手術(shù)的替代，從而對(duì)機(jī)器人手術(shù)頗為看好。在他看來(lái)，只要對(duì)機(jī)器人的操作熟練，可以把更多的手術(shù)交給機(jī)器人來(lái)完成，同時(shí)，醫(yī)生能夠不斷提升手術(shù)速度和精度?！拔覀儸F(xiàn)在使用機(jī)器人進(jìn)行前列腺癌手術(shù)，耗費(fèi)時(shí)間少于開(kāi)放式手術(shù)?！彼f(shuō)。

李浩源指出，腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人一枝獨(dú)秀有其特殊性，腹腔內(nèi)部器官生理解剖知識(shí)積累較多，腹腔內(nèi)部相對(duì)活動(dòng)空間加大，承受機(jī)器人外部干預(yù)幅度較大，風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小。

主要針對(duì)腦部的神經(jīng)外科機(jī)器人恰好形成鮮明對(duì)照。王田苗指出，“目前上市的神經(jīng)外科機(jī)器人大多采用術(shù)前醫(yī)學(xué)圖像導(dǎo)航的方式對(duì)機(jī)器人進(jìn)行引導(dǎo)定位，腦組織在手術(shù)過(guò)程中會(huì)因顱內(nèi)壓力變化而發(fā)生變形和移位，不可避免地引起定位誤差。”而腦組織太脆弱，不能承受過(guò)度的外部侵入，誤差意味著風(fēng)險(xiǎn)。因此，神經(jīng)外科機(jī)器人在輔助手術(shù)操作過(guò)程中，需要醫(yī)生結(jié)合醫(yī)學(xué)影像反復(fù)調(diào)適，成為一個(gè)需要突破的瓶頸。

智能化趨勢(shì)

2016年8月，IBM宣布其研發(fā)的智能認(rèn)知系統(tǒng)沃森（Watson）進(jìn)入中國(guó)，將與國(guó)內(nèi)21家醫(yī)院進(jìn)行合作，幫助醫(yī)生為腫瘤患者制定更好的個(gè)性化治療方案。

沃森在醫(yī)療方面的應(yīng)用，基于其強(qiáng)大的認(rèn)知學(xué)習(xí)能力，通過(guò)對(duì)醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)進(jìn)行打分與評(píng)級(jí)，并迅速整理患者的醫(yī)療記錄，借助海量數(shù)據(jù)分析，幫助醫(yī)生為患者提供高質(zhì)量、個(gè)體化的循證癌癥治療方案。

作為一個(gè)成功案例，沃森8月幫助一位日本女性患者診斷出了罕見(jiàn)的白血病類(lèi)型。這名患者出現(xiàn)身體不適后，醫(yī)生最初診斷為急性骨髓性白血病。在使用藥物治療數(shù)月之后，病情非但沒(méi)有得到緩解，甚至出現(xiàn)惡化，一度出現(xiàn)意識(shí)不清。于是，東京大學(xué)醫(yī)科學(xué)研究所嘗試引入沃森進(jìn)行輔助診斷。

沃森在分析前述患者的遺傳信息的基礎(chǔ)上，迅速比對(duì)2000萬(wàn)份癌癥研究文獻(xiàn)，給出反饋：病人可能患有一種罕見(jiàn)的白血病。這一結(jié)果也得到醫(yī)學(xué)專(zhuān)家的認(rèn)可。IBM宣稱，沃森完成診斷過(guò)程僅用時(shí)10分鐘。

此前，研究者將醫(yī)學(xué)指南、教科書(shū)等權(quán)威文獻(xiàn)結(jié)構(gòu)化形成數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)發(fā)出早期醫(yī)療輔助診斷系統(tǒng)。醫(yī)生在上述診斷系統(tǒng)中檢索患者癥狀，系統(tǒng)則根據(jù)輸入癥狀反饋出癥狀對(duì)應(yīng)的各種潛在疾病，并給出相應(yīng)的診療建議甚至用藥建議。

不過(guò)，在早期輔助診斷信息系統(tǒng)研發(fā)中，不斷增長(zhǎng)的醫(yī)學(xué)知識(shí)和文獻(xiàn)無(wú)法迅速低成本進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)；患者的聲音、圖像、行為等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)無(wú)法被早期輔助診斷系統(tǒng)吸收。

機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)為輔助診斷帶來(lái)了革命性的變化，沃森就是代表。通過(guò)學(xué)習(xí)美國(guó)一家腫瘤醫(yī)院百年間癌癥治療病例，沃森形成自己的邏輯框架。0它還吸收了超過(guò)300份醫(yī)學(xué)雜志、200余種教科書(shū)，以及1500多萬(wàn)頁(yè)資料中的信息。而且，沃森還能從患者數(shù)據(jù)中提取關(guān)鍵詞，與海量的數(shù)據(jù)比對(duì)，篩選潛在的診療意見(jiàn)。

服務(wù)機(jī)器人崛起

根據(jù)第三方咨詢機(jī)構(gòu)中投顧問(wèn)提供的數(shù)據(jù)。2014年全球醫(yī)療機(jī)器人的銷(xiāo)量為1224臺(tái)，與2004年全球醫(yī)療機(jī)器人銷(xiāo)量為386臺(tái)相比，年復(fù)合增速達(dá)12.2%。截至2016年1月，全球醫(yī)療機(jī)器人行業(yè)每年?duì)I收達(dá)到74.7億美元，至2020年，醫(yī)療機(jī)器人規(guī)模有望達(dá)到114億美元。其中，手術(shù)機(jī)器人占60%左右市場(chǎng)份額。

中國(guó)研究機(jī)構(gòu)自上世紀(jì)90年代開(kāi)始跟蹤醫(yī)療機(jī)器人研發(fā)，在國(guó)家科研經(jīng)費(fèi)支持下均有相應(yīng)成果。

典型的如北航和海軍總醫(yī)院聯(lián)合研制神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人，獲得了藥監(jiān)部門(mén)認(rèn)證，已經(jīng)完成了幾千例臨床手術(shù)。

此外哈工大在腹腔鏡、骨科、介入手術(shù)等領(lǐng)域開(kāi)展研究，中科院自動(dòng)化所、沈陽(yáng)所、深圳院等在血管介入、骨科等領(lǐng)域開(kāi)展研究，北京理工大學(xué)在軟組織穿刺、顱頜面外科等領(lǐng)域開(kāi)展研究，取得了一系列的成果。

不過(guò)，在現(xiàn)有國(guó)內(nèi)條件下，一些業(yè)內(nèi)人士更看好醫(yī)院服務(wù)機(jī)器人。福建一家兒童醫(yī)院引入導(dǎo)診機(jī)器人，在醫(yī)院內(nèi)部沿著設(shè)定路線來(lái)回運(yùn)動(dòng)，引導(dǎo)患者辦理業(yè)務(wù)和找到診室。上海浦東部分醫(yī)院也在2015年引進(jìn)遠(yuǎn)程醫(yī)療機(jī)器人。機(jī)器人平時(shí)在院內(nèi)來(lái)回移動(dòng)，配合內(nèi)置電腦和360度旋轉(zhuǎn)攝像頭觀察記錄患者情況，甚至可以幫助記錄患者一些基本體征信息。醫(yī)生即使不在院內(nèi)，也可以遙控機(jī)器人與患者溝通，甚至還可以遠(yuǎn)程指導(dǎo)醫(yī)務(wù)人員護(hù)理患者。

此外物品運(yùn)輸機(jī)器人和藥房服務(wù)機(jī)器人、康復(fù)輔助機(jī)器人都屬于服務(wù)機(jī)器人。

隨著減速器、電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器等核心零部件價(jià)格大幅降價(jià)，機(jī)器人的整體價(jià)格大大回落。工業(yè)機(jī)器人附加醫(yī)院內(nèi)不同場(chǎng)景設(shè)計(jì)，基本就能勝任醫(yī)院內(nèi)大量簡(jiǎn)單重復(fù)的工作。這些工作過(guò)去在醫(yī)院內(nèi)部耗費(fèi)大量人力。

李浩源表示，“工人一年的工資就足夠購(gòu)買(mǎi)一個(gè)機(jī)器人，而且使用壽命也不短”，現(xiàn)在有越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)企業(yè)進(jìn)入機(jī)器人研發(fā)制造領(lǐng)域。

隨著機(jī)器人概念興起，國(guó)內(nèi)資本開(kāi)始盯上這一領(lǐng)域，正在尋找各種機(jī)器人創(chuàng)新項(xiàng)目。

中投顧問(wèn)發(fā)布報(bào)告認(rèn)為，2016年4月，工信部、發(fā)改委、財(cái)政部等三部委聯(lián)合印發(fā)了《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》，將引導(dǎo)中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)快速健康可持續(xù)發(fā)展，醫(yī)療機(jī)器人政策長(zhǎng)期利好。同時(shí)，由于政府醫(yī)療投入加大，醫(yī)療系統(tǒng)重組和人們對(duì)微創(chuàng)手術(shù)意識(shí)加強(qiáng)，未來(lái)醫(yī)療機(jī)器人市場(chǎng)重心將逐漸往亞洲市場(chǎng)轉(zhuǎn)移，中國(guó)醫(yī)療機(jī)器人發(fā)展前景可觀。

離大規(guī)模應(yīng)用還有多遠(yuǎn)

隨著全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)和精準(zhǔn)醫(yī)療概念的興起，醫(yī)療機(jī)器人也越來(lái)越受到關(guān)注，并被列入國(guó)家規(guī)劃。

高端醫(yī)療器械發(fā)展被明確列入了“十三五”規(guī)劃，手術(shù)機(jī)器人更是進(jìn)入了高端裝備創(chuàng)新工程，重點(diǎn)推動(dòng)關(guān)鍵零部件的自主化。

除了政策支持，業(yè)內(nèi)對(duì)于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求持樂(lè)觀態(tài)度。在相關(guān)人士看來(lái)，隨著中國(guó)的老齡化趨勢(shì)進(jìn)一步加大，各類(lèi)慢性病、退行性疾病、惡性腫瘤等疾病的發(fā)病率也隨之升高，與之相對(duì)應(yīng)的醫(yī)療器械需求也會(huì)快速上升，從而推動(dòng)市場(chǎng)發(fā)展。

但是，國(guó)內(nèi)大多數(shù)的高端醫(yī)療機(jī)器人技術(shù)仍然處于研究階段，距真正的大規(guī)模應(yīng)用尚有距離。

因?yàn)獒t(yī)療機(jī)器人具有特殊的應(yīng)用場(chǎng)景，且動(dòng)作的對(duì)象是人體，所以保證其安全性是首要要求。比如，手術(shù)機(jī)器人作為介入人體、控制最為嚴(yán)格的三類(lèi)醫(yī)療器械，在真正銷(xiāo)售之前還面臨嚴(yán)格的審批注冊(cè)流程。2014年2月7日，國(guó)家食藥監(jiān)總局發(fā)布《創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批程序（試行）》，打開(kāi)創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批的“綠色通道”，以達(dá)到鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)醫(yī)療器械創(chuàng)新，避免同質(zhì)化、低水平競(jìng)爭(zhēng)。但是，進(jìn)入審批通道或是通過(guò)審批的產(chǎn)品還屬鳳毛麟角。

除去安全性，還有一系列問(wèn)題需要解決：產(chǎn)品是否滿足了醫(yī)生的臨床需求和使用習(xí)慣？能否更好地提高治療效率？會(huì)不會(huì)增加患者的使用成本？等等。

以沃森為代表的人工智能技術(shù)運(yùn)用于醫(yī)療領(lǐng)域，也面臨著機(jī)器學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)如何統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)化的問(wèn)題。即使在機(jī)器學(xué)習(xí)研發(fā)走在前列的美國(guó)，患者的生活習(xí)慣數(shù)據(jù)、門(mén)診數(shù)據(jù)、治療數(shù)據(jù)等依然分散在不同機(jī)構(gòu)，很難被整合成統(tǒng)一、可消化的格式，這大大限制了機(jī)器學(xué)習(xí)的素材來(lái)源。這樣的問(wèn)題在中國(guó)更為突出，醫(yī)院內(nèi)部不同科室、同一地區(qū)不同機(jī)構(gòu)間，醫(yī)療數(shù)據(jù)無(wú)法連通，甚至數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化也沒(méi)有統(tǒng)一。

人工智能輔助診斷系統(tǒng)跨語(yǔ)言跨國(guó)家使用，還需要面對(duì)語(yǔ)言翻譯、醫(yī)療法律適用性等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。而且，醫(yī)療專(zhuān)家和機(jī)器學(xué)習(xí)專(zhuān)家并不屬于同一領(lǐng)域，機(jī)器學(xué)習(xí)要獲得醫(yī)學(xué)界認(rèn)可，還需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。

此外，得到最廣泛應(yīng)用的達(dá)芬奇機(jī)器人的售價(jià)高達(dá)數(shù)百萬(wàn)美元，使用者還要承擔(dān)昂貴的維護(hù)和使用成本，它的機(jī)械臂使用壽命只有10次，超過(guò)后需要更換。因此，患者要承擔(dān)的費(fèi)用比傳統(tǒng)手術(shù)貴出兩三萬(wàn)元。而機(jī)器人手術(shù)費(fèi)用尚未納入醫(yī)保范疇，這令大部分患者望而卻步。

國(guó)內(nèi)的同類(lèi)產(chǎn)品上市后，可能會(huì)在價(jià)格方面更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，天津工業(yè)大學(xué)聯(lián)合國(guó)內(nèi)多家機(jī)構(gòu)研發(fā)的腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人，正在申請(qǐng)醫(yī)療器械注冊(cè)。研發(fā)者在前期市場(chǎng)宣傳中，即以達(dá)芬奇為假想敵，并透露未來(lái)價(jià)格將是達(dá)芬奇的三分之一到二分之一。