“手術(shù)時間一長，醫(yī)生難免會手抖。手術(shù)機器人能夠過濾抖動，避免給患者帶來的威脅。”北京和睦家醫(yī)院醫(yī)生朱剛坐在電腦邊，回放自己操作達芬奇機器人完成的手術(shù)：兩只微型機械臂從腹部小孔進入患者腹腔內(nèi)，切除腫瘤。
與完全自動化的工業(yè)機器人不同，達芬奇依然需要醫(yī)生來操作。患者躺在手術(shù)臺上，朱剛坐在機器人控制臺上，緊盯著成像系統(tǒng)，這個系統(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上的兩個手柄，再輔以腳下的控制踏板，指揮機械臂完成手術(shù)。
自1996年問世以來，在過去20年的時間里，達芬奇經(jīng)過幾代更迭，一度成為醫(yī)療機器人的代名詞。如今，更多類型的機器人開始出現(xiàn)，在各個醫(yī)療環(huán)節(jié)輔助醫(yī)護人員更好地完成工作。
目前的醫(yī)療機器人市場中，歐美企業(yè)占據(jù)了主要的市場份額。中國醫(yī)療機器人仍處于研發(fā)或臨床試驗階段，還未實現(xiàn)醫(yī)療機器人產(chǎn)品規(guī)模化，在醫(yī)療機構(gòu)的普及率也較低，但正努力趕上。
手術(shù)機器人先行
早在1985年，美國洛杉磯醫(yī)院的醫(yī)生在Puma560工業(yè)機器人輔助下完成了神經(jīng)外科腦部活檢手術(shù)，這是首次將機器人技術(shù)運用于外科手術(shù)中。
此后醫(yī)療機器人發(fā)展出諸多種類。北京航空航天大學(xué)機器人所王田苗院士團隊曾撰文介紹，將已經(jīng)上市的醫(yī)療機器人按照功能和用途分為若干類，包括神經(jīng)外科機器人、骨科機器人、腹腔鏡機器人、血管介入機器人、假肢和外骨骼機器人、輔助康復(fù)機器人、醫(yī)院服務(wù)機器人和膠囊機器人等。
達芬奇是商業(yè)化最為成功的醫(yī)療機器人之一，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芬奇引入中國。她告訴記者，截至2016年二季度，全球已經(jīng)配置達芬奇超過3700多臺，其中2474臺配置在美國，歐洲和亞洲緊隨其后，完成手術(shù)數(shù)百萬臺。
達芬奇機器人由三部分組成，醫(yī)生操作系統(tǒng)、三個器械臂和一個鏡頭臂組成的床旁機械臂系統(tǒng)、三維視頻成像系統(tǒng)。在手術(shù)過程中，朱剛只需要操作手柄，控制機械臂進入腹腔中進行手術(shù)；成像系統(tǒng)提供如同開放直視效果的高清三維手術(shù)視野，幫助他進行判斷。
朱剛和很多外科醫(yī)生能夠舉出達芬奇的一系列優(yōu)點。在機器人輔助下，醫(yī)生可以坐著進行手術(shù)，舒適的坐勢有利于長時間復(fù)雜的手術(shù)，是對醫(yī)生身體的解放。北京理工大學(xué)智能機器人研究所博士李浩源介紹，機器人的操作精度由計算機控制，從而過濾因勞累導(dǎo)致的醫(yī)生手部抖動，減少手術(shù)風(fēng)險。
在機器人協(xié)助下，朱剛一個人就可以完成此前一整個電視腔鏡手術(shù)團隊的大部分工作，可以節(jié)約更多的人力。
此外，醫(yī)生借助機械臂進入腹腔進行手術(shù)，避免與患者的直接接觸，減少感染風(fēng)險；而且手術(shù)切口較小，患者恢復(fù)時間自然更快。
截至目前，中國已經(jīng)配置60臺左右達芬奇機器人，主要分布在一線城市和大型醫(yī)院。由于大型設(shè)備采購監(jiān)管放開，一些沿海發(fā)達地區(qū)省會和地市級三甲醫(yī)院也正計劃采購手術(shù)機器人。
朱剛自己經(jīng)歷過腹腔鏡手術(shù)對開放式手術(shù)的替代，從而對機器人手術(shù)頗為看好。在他看來，只要對機器人的操作熟練，可以把更多的手術(shù)交給機器人來完成，同時，醫(yī)生能夠不斷提升手術(shù)速度和精度。“我們現(xiàn)在使用機器人進行前列腺癌手術(shù)，耗費時間少于開放式手術(shù)。”他說。
李浩源指出，腹腔鏡手術(shù)機器人一枝獨秀有其特殊性，腹腔內(nèi)部器官生理解剖知識積累較多，腹腔內(nèi)部相對活動空間加大，承受機器人外部干預(yù)幅度較大，風(fēng)險相對較小。
主要針對腦部的神經(jīng)外科機器人恰好形成鮮明對照。王田苗指出，“目前上市的神經(jīng)外科機器人大多采用術(shù)前醫(yī)學(xué)圖像導(dǎo)航的方式對機器人進行引導(dǎo)定位，腦組織在手術(shù)過程中會因顱內(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，不能承受過度的外部侵入，誤差意味著風(fēng)險。因此，神經(jīng)外科機器人在輔助手術(shù)操作過程中，需要醫(yī)生結(jié)合醫(yī)學(xué)影像反復(fù)調(diào)適，成為一個需要突破的瓶頸。
智能化趨勢
2016年8月，IBM宣布其研發(fā)的智能認知系統(tǒng)沃森（Watson）進入中國，將與國內(nèi)21家醫(yī)院進行合作，幫助醫(yī)生為腫瘤患者制定更好的個性化治療方案。
沃森在醫(yī)療方面的應(yīng)用，基于其強大的認知學(xué)習(xí)能力，通過對醫(yī)學(xué)文獻進行打分與評級，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、個體化的循證癌癥治療方案。
作為一個成功案例，沃森8月幫助一位日本女性患者診斷出了罕見的白血病類型。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，病情非但沒有得到緩解，甚至出現(xiàn)惡化，一度出現(xiàn)意識不清。于是，東京大學(xué)醫(yī)科學(xué)研究所嘗試引入沃森進行輔助診斷。
沃森在分析前述患者的遺傳信息的基礎(chǔ)上，迅速比對2000萬份癌癥研究文獻，給出反饋：病人可能患有一種罕見的白血病。這一結(jié)果也得到醫(yī)學(xué)專家的認可。IBM宣稱，沃森完成診斷過程僅用時10分鐘。
此前，研究者將醫(yī)學(xué)指南、教科書等權(quán)威文獻結(jié)構(gòu)化形成數(shù)據(jù)庫，開發(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，在早期輔助診斷信息系統(tǒng)研發(fā)中，不斷增長的醫(yī)學(xué)知識和文獻無法迅速低成本進入數(shù)據(jù)庫；患者的聲音、圖像、行為等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)無法被早期輔助診斷系統(tǒng)吸收。
機器學(xué)習(xí)技術(shù)為輔助診斷帶來了革命性的變化，沃森就是代表。通過學(xué)習(xí)美國一家腫瘤醫(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300份醫(yī)學(xué)雜志、200余種教科書，以及1500多萬頁資料中的信息。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，篩選潛在的診療意見。
服務(wù)機器人崛起
根據(jù)第三方咨詢機構(gòu)中投顧問提供的數(shù)據(jù)。2014年全球醫(yī)療機器人的銷量為1224臺，與2004年全球醫(yī)療機器人銷量為386臺相比，年復(fù)合增速達12.2％。截至2016年1月，全球醫(yī)療機器人行業(yè)每年營收達到74.7億美元，至2020年，醫(yī)療機器人規(guī)模有望達到114億美元。其中，手術(shù)機器人占60％左右市場份額。
中國研究機構(gòu)自上世紀90年代開始跟蹤醫(yī)療機器人研發(fā)，在國家科研經(jīng)費支持下均有相應(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)機器人，獲得了藥監(jiān)部門認證，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)域開展研究，中科院自動化所、沈陽所、深圳院等在血管介入、骨科等領(lǐng)域開展研究，北京理工大學(xué)在軟組織穿刺、顱頜面外科等領(lǐng)域開展研究，取得了一系列的成果。
不過，在現(xiàn)有國內(nèi)條件下，一些業(yè)內(nèi)人士更看好醫(yī)院服務(wù)機器人。福建一家兒童醫(yī)院引入導(dǎo)診機器人，在醫(yī)院內(nèi)部沿著設(shè)定路線來回運動，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年引進遠程醫(yī)療機器人。機器人平時在院內(nèi)來回移動，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)，也可以遙控機器人與患者溝通，甚至還可以遠程指導(dǎo)醫(yī)務(wù)人員護理患者。
此外物品運輸機器人和藥房服務(wù)機器人、康復(fù)輔助機器人都屬于服務(wù)機器人。
隨著減速器、電機、驅(qū)動器等核心零部件價格大幅降價，機器人的整體價格大大回落。工業(yè)機器人附加醫(yī)院內(nèi)不同場景設(shè)計，基本就能勝任醫(yī)院內(nèi)大量簡單重復(fù)的工作。這些工作過去在醫(yī)院內(nèi)部耗費大量人力。
李浩源表示，“工人一年的工資就足夠購買一個機器人，而且使用壽命也不短”，現(xiàn)在有越來越多的國內(nèi)企業(yè)進入機器人研發(fā)制造領(lǐng)域。
隨著機器人概念興起，國內(nèi)資本開始盯上這一領(lǐng)域，正在尋找各種機器人創(chuàng)新項目。
中投顧問發(fā)布報告認為，2016年4月，工信部、發(fā)改委、財政部等三部委聯(lián)合印發(fā)了《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》，將引導(dǎo)中國機器人產(chǎn)業(yè)快速健康可持續(xù)發(fā)展，醫(yī)療機器人政策長期利好。同時，由于政府醫(yī)療投入加大，醫(yī)療系統(tǒng)重組和人們對微創(chuàng)手術(shù)意識加強，未來醫(yī)療機器人市場重心將逐漸往亞洲市場轉(zhuǎn)移，中國醫(yī)療機器人發(fā)展前景可觀。
離大規(guī)模應(yīng)用還有多遠
隨著全球機器人產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)和精準醫(yī)療概念的興起，醫(yī)療機器人也越來越受到關(guān)注，并被列入國家規(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)機器人更是進入了高端裝備創(chuàng)新工程，重點推動關(guān)鍵零部件的自主化。
除了政策支持，業(yè)內(nèi)對于國內(nèi)市場需求持樂觀態(tài)度。在相關(guān)人士看來，隨著中國的老齡化趨勢進一步加大，各類慢性病、退行性疾病、惡性腫瘤等疾病的發(fā)病率也隨之升高，與之相對應(yīng)的醫(yī)療器械需求也會快速上升，從而推動市場發(fā)展。
但是，國內(nèi)大多數(shù)的高端醫(yī)療機器人技術(shù)仍然處于研究階段，距真正的大規(guī)模應(yīng)用尚有距離。
因為醫(yī)療機器人具有特殊的應(yīng)用場景，且動作的對象是人體，所以保證其安全性是首要要求。比如，手術(shù)機器人作為介入人體、控制最為嚴格的三類醫(yī)療器械，在真正銷售之前還面臨嚴格的審批注冊流程。2014年2月7日，國家食藥監(jiān)總局發(fā)布《創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批程序（試行）》，打開創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批的“綠色通道”，以達到鼓勵國內(nèi)醫(yī)療器械創(chuàng)新，避免同質(zhì)化、低水平競爭。但是，進入審批通道或是通過審批的產(chǎn)品還屬鳳毛麟角。
除去安全性，還有一系列問題需要解決：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？會不會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)運用于醫(yī)療領(lǐng)域，也面臨著機器學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)如何統(tǒng)一和標準化的問題。即使在機器學(xué)習(xí)研發(fā)走在前列的美國，患者的生活習(xí)慣數(shù)據(jù)、門診數(shù)據(jù)、治療數(shù)據(jù)等依然分散在不同機構(gòu)，很難被整合成統(tǒng)一、可消化的格式，這大大限制了機器學(xué)習(xí)的素材來源。這樣的問題在中國更為突出，醫(yī)院內(nèi)部不同科室、同一地區(qū)不同機構(gòu)間，醫(yī)療數(shù)據(jù)無法連通，甚至數(shù)據(jù)標準化也沒有統(tǒng)一。
人工智能輔助診斷系統(tǒng)跨語言跨國家使用，還需要面對語言翻譯、醫(yī)療法律適用性等現(xiàn)實問題。而且，醫(yī)療專家和機器學(xué)習(xí)專家并不屬于同一領(lǐng)域，機器學(xué)習(xí)要獲得醫(yī)學(xué)界認可，還需要相當(dāng)長的時間。
此外，得到最廣泛應(yīng)用的達芬奇機器人的售價高達數(shù)百萬美元，使用者還要承擔(dān)昂貴的維護和使用成本，它的機械臂使用壽命只有10次，超過后需要更換。因此，患者要承擔(dān)的費用比傳統(tǒng)手術(shù)貴出兩三萬元。而機器人手術(shù)費用尚未納入醫(yī)保范疇，這令大部分患者望而卻步。
國內(nèi)的同類產(chǎn)品上市后，可能會在價格方面更具競爭優(yōu)勢，天津工業(yè)大學(xué)聯(lián)合國內(nèi)多家機構(gòu)研發(fā)的腹腔鏡手術(shù)機器人，正在申請醫(yī)療器械注冊。研發(fā)者在前期市場宣傳中，即以達芬奇為假想敵，并透露未來價格將是達芬奇的三分之一到二分之一。