医疗机器人

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11.1 医疗机器人的定义及特点
11.1.1
概念
你能想象由机器人操刀做手术将是怎样一种情 形吗？ 你能想象一个机器人医生通过千里之外的遥控 来实施“医术”又是怎样一种状况吗？ 这不是天方夜谭，更不是痴人说梦…………
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11.1 医疗机器人的定义及特点

说起医疗机器人，早已不是新鲜的概念。 随着机器人的发展，医疗机器人也应运而生。

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11.2 医疗机器人技术的发展

商业化的手术机器人最早出现在1994年，由美国 Computer Motion公司研制，实质上是一种声控腹腔镜自 动“扶镜手”。 能进行微创手术的“扶镜手”系统是第一个获得FDA 许可的产品，允许临床使用。它的速度控制直到现在仍然 是最直观的操作概念。 医疗机器人的概念是从1996年确立的，早期大多数 流行的医疗机器人都是美国研究生产的。
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11.1 医疗机器人的定义及特点
概念：
医疗机器人是多学科研究的和发展的成果，是 医学领域被应用在诊断、治疗、手术、康复、护理
和功能辅助恢复等多学科领域的机器人，它具有其
他机器人的一般特性和医用领域的特殊特性，医疗 机器人主要用于伤病员的手术、救援、转运和康复。
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11.1 医疗机器人的定义及特点
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11.2 医疗机器人技术的发展 加拿大卫生部门2011年4月宣称，将在国内 推广一种实施神经外科手术的机器人，这种医学 机器人有特别敏感的触觉，可以让医生通过最清 晰的视觉来完成大脑的显微手术。其精确度可以 达到一根头发丝的程度，甚至连最小的神经也有 清晰的三维图像。去年4月，该机器人在卡尔加 里市的山麓医院首次使用获得成功。
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什么是医疗机器人 医疗机器人技术的发展 几种医疗机器人的介绍
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Artificial
Intelligence
and
Robotics
第 十一章 医 疗 机 器 人
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什么是医疗机器人 医疗机器人技术的发展 几种医疗机器人的介绍

那么医疗机器人，是近十几年来发展比较
迅速的一个新的应用领域，那么这个也可以看
到几个方面，包括人是一个非常珍贵的生物，
那么包括人的眼球、神经、血管都很精细，那
么如果人手术的时候，医生来手术，一个是疲 劳，另一个人手操作的精度还是有限的………
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11.1 医疗机器人的定义及特点

医用机器人是一种智能型服务机器人，它能独自编制 操作计划，依据实际情况确定动作程序，然后把动作变为 操作机构的运动。
11.1.2
医疗机器人的特点
近几年来，医疗机器人与计算机辅 助医疗外科技术已经在多学科交叉Fra Baidu bibliotek域 中兴起，并成为越来越受到关注的机器 人应用前沿研究课题之一。

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11.1 医疗机器人的定义及特点


机器人在应用上有两个突出的特点： 一是它能够代替人类工作，代替人进行简单的重复劳动， 代替人在脏乱环境和危险环境下工作，或者代替人进行劳动 强度极大的工种作业。 二是扩展人类的能力，它可以做人很难进行的高细微 精密的作业， 以及超高速 作业等。
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11.1 医疗机器人的定义及特点 医疗机器人正是运用了机器人的这两个特点。 而医疗机器人的对象是人（医疗机器人要直接 接触病人的身体），所以除具备机器人的两个基本 的特点同时，还有其自身的选位准确、动作精细、 避免病人感染等特点。 譬如：在血管缝合手术时，人工很难进行细于1 毫米以下的血管缝合，如果使用医疗机器人，血管 缝合手术可以达到小于0．1毫米的精度；用医疗机 器人进行手术避免了医生直接接触患者的血液，大 大减少了患者的感染危险。

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11.1 医疗机器人的定义及特点

⑤ 医疗机器人之间及医疗机器人和医 疗器械之间具有或预留通用的对接接口， 包括信息通讯接口、人机交互接口、临床 辅助器材接口以及伤病员转运接口等。
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11.1 医疗机器人的定义及特点

11.1.3 医疗机器人的应用优点 1、手术机器人具有高准确性、高可靠性和高精确性, 提高了手术的成功率。目前，手术机器人不仅完成了普 外科，还有脑神经外科、心脏修复、胆囊摘除、人工关
节置换、泌尿科和整形外科等方面的手术。

2、医疗机器人定位和操作精确、手术微创化、可靠
性强，而且能够突破手术禁区，进行远程手术，从而减 轻医生的劳动强度，避免接触放射线或者烈性传染病病 原。
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11.1 医疗机器人的定义及特点

3、它是在计算机层面扫描图像或核磁共振图像基础 上构成的三维医疗模型，用于医疗外科手术规划和虚拟 操作，以期最终实现多传感器机器人的辅助手术定位和操 作。
11.2.1 医疗机器人技术的发展 早在1972年就有人提出开发医疗用 遥控机器人的设想，但在当时人们普遍 认为这是个相对遥远的问题。然而，随 着原子能领域、宇宙开发领域的遥控机 器人技术的发展以及虚拟现实技术的出 现，医疗领域也出现了开发医用机器人 的热潮。可以说，目前医疗领域的机器 人技术是最发达的领域之一。

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11.1 医疗机器人的定义及特点
与其它机器人相比，医疗机器人还有以下
几个特点： ①作业环境一般在医院、街道社区、 家庭及非特定的多种场合。 ②作业对象是人、人体信息及相关医 疗器械。
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11.1 医疗机器人的定义及特点

③ 材料选择和结构设计必须以易消 毒和灭菌为前提，安全可靠且无辐射。 ④ 性能必须满足对(人)状况变化的适 应性、对作业的柔软性，对危险的安全 性以及对人体和精神的适应性等。

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11.2 医疗机器人技术的发展

1997年，外科手术机器人“宙斯”被用于一起输 卵管重建手术； 2001年9月7日，历史上第一次跨洋远程控制外科手 术在大西洋两岸同时进行； 2003年 “宙斯”的公司Computer Motion 和“达 芬奇”的公司Intuitive Surgical宣告合并，达芬奇也成为 了目前市场上唯一的得到美国食品药品监督管理局 （FDA）认证的外科手术机器人产品。如今，全球有超 过850所医院都在使用着这款手术机器人。

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11.1 医疗机器人的定义及特点

康复机器人分为： 辅助性和治疗性两种。


辅助型康复机器人是帮助病人、老人、残疾人更好的的 适应日常生活和工作，部分补偿其弱化的功能。
治疗型康复机器人恢复病人、老人、残疾人的部分机能， 更好的的适应日常生活和工作。 康复工程就是致力于为患者提供此类辅助装置。把先进的 机器人技术引入到康复工程中的康复机器人,体现了康复医学 和机器人技术的完美结合。目前,康复机器人已经广泛地应用 到康复护理、假肢和康复治疗等方面,这不仅促进了康复医学 的发展,也带动了相关领域的新技术和新理论的发展 。 康复机器人主要有智能轮椅、康复机械手等。

4、医用机器人和计算机辅助定位导航系统。可以满 足胫骨骨折闭合复位带锁髓内钉内固定在临床应用中骨 折复位和远端锁钉置入，减少了术中X射线透视时间，远
程遥控操作可靠方便，系统结构简单，易于掌握。
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11.1 医疗机器人的定义及特点
11.1.4 医疗机器人分类：


手术机器人 康复机器人 护理机器人 救援机器人 转运机器人

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11.2 医疗机器人技术的发展

1998年5月，德、法两国的医生共同合作， 用遥控机器人系统成功地为一位心脏病人进行了 瓣膜修复手术； 2001年9月，法国医生通过超远程控制医疗 机器人，在美国纽约为远在法国的病人进行了胆 囊摘除手术，实现了世界上首次跨洋手术……多 起成功案例让人们逐渐接受了这个特殊的“妙手 神医”。
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11.1 医疗机器人的定义及特点

3、护理机器人 概念： 护理机器人具有视 觉、听觉、嗅觉等能力， 是辅助护士完成护理工 作，如帮助病人翻身、 更换床单、以及递送食 物、药物、人机对话， 病房巡视等，或能背起 （或抱起）老人，能照 顾老年人，病人或残疾 人，功能将更加全面和 智能，服务也更人性化。
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11.1 医疗机器人的定义及特点
救护机器人
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第 十一章 医 疗 机 器 人
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什么是医疗机器人 医疗机器人技术的发展 各类医疗机器人的介绍
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11.2 医疗机器人技术的发展


1998年5月，德、法两国的医生共同合作，用遥控机器
人系统成功地为一位心脏病人进行了瓣膜修复手术； 2001年9月，法国医生通过超远程控制医疗机器人，在 美国纽约为远在法国的病人进行了胆囊摘除手术，实现了世 界上首次跨洋手术……多起成功案例让人们逐渐接受了这个

特殊的“妙手神医”。
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11.1 医疗机器人的定义及特点
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11.1 医疗机器人的定义及特点
特点：



自身定位准确， 动作精细， 避免病人感染， 有效防止医生手术时的手动引起的抖动带来 的危险， 减少手术疲劳，提高安全性， 易实现远程治疗和会诊。
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11.1 医疗机器人的定义及特点
2、康复机器人 概念：

康复机器人作为医疗机器人的一个重要分支,康复医学、 生物力学、机械学、机械力学、电子学、材料学、计算机科 学以及机器人学等诸多领域,已经成为了国际机器人领域的一 个研究热点。 康复的含义是在受创伤或得病后恢复患者肢体或器官的 正常的形状或功能。康复工程就是致力于为患者提供此类辅 助装置。把先进的机器人技术引入到康复工程中的康复机器 人,体现了康复医学和机器人技术的完美结合。
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11.1 医疗机器人的定义及特点


1、手术机器人：
概念：
手术机器人是一组器械的组合装置。它通常由一个内 窥镜（探头）、刀剪等手术器械、微型摄像头和操纵杆等
器件组装而成。

目前使用中的手术机器人的工作原理是通过无线操作 进行的外科手术，即医生坐在电脑显示屏前，通过显示屏 和内窥镜仔细观察病人体内的病灶情况，然后通过机器人 手中的手术刀将病灶精确切除（或修复）。


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11.2 医疗机器人技术的发展


手术机器人于1997年3月在比利时布鲁塞尔St Pierre
医院完成了第一例腹腔镜手术——胆囊切除术。
1998年，美国ComputerMotion公司研制的Zeus系统、 Intuitive Surgical公司研制的da Vinci系统和endoVia公司 研制的Laprotek系统分别获得了成功。 这三个系统均由三大部分组成：医生操纵台、机械手 和内镜装置。

这里有个概念：


医用：那就是用于医疗、看病、手术、护理等；
机器人：能自动控制的机械装置。 因此，它有广泛的感觉系统、智能、模拟装置（周围 情况及自身——机器人的意识和自我意识），从事医疗或 辅助医疗工作。
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11.1 医疗机器人的定义及特点
医疗机器人技术包括：
医学、生物学；（医疗机器人要直接接触病人的身体） 计算机图形学、计算机视觉； 数学分析、数学模型； 机械学、机械力学、材料学、传动学； 电学、电子、控制、机器人等诸多学科为一体的新型交 叉研究领域，具有重要的研究价值，在军用和民用上有着广泛 的应用前景，是目前机器人领域的一个研究热点。

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11.2 医疗机器人技术的发展

2010年5月10日，英国伦敦皇家医学会宣称，英 国将开始普及医学机器人护士，此举既可缓解国内护士 的不足，又可大大提高护理效率和安全性，而且显著扩 大护理功能。 此前在伦敦展出了这款“机器人护士”，其头部安 装有多台激光和热成像摄像机，在声音识别技术的辅助 下，它可以适时地与病人进行互动式交流，并且将那些 未经允许的来访者阻挡在外。


“机器人护士”的“胸部”是一块控制面板，一些 复杂的操作指令可以在这里编程输入。它的“腹部”安
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山东大学创新教育通识核心课程
人工智能与机器人
山东大学
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