下面是蘇州大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院院長、蘇州醫(yī)用機(jī)器人協(xié)同創(chuàng)新研究院院長、蘇州大學(xué)相城機(jī)器人與智能裝備研究院院長孫立寧為我們帶來的一場宏觀的關(guān)于醫(yī)療機(jī)器人的演講。孫立寧院長是一位學(xué)者，也是一位企業(yè)家。他是蘇州博實(shí)機(jī)器人技術(shù)有限公司董事長，同時(shí)也是國家杰出青年基金獲得者、長江學(xué)者獎勵計(jì)劃特聘教授、國家萬人計(jì)劃領(lǐng)軍人才。

醫(yī)用機(jī)器人的發(fā)展機(jī)遇

醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來了新契機(jī)

從大的領(lǐng)域來看，醫(yī)療機(jī)器人屬于醫(yī)療器械。這方面我們國家的宏觀形勢非常關(guān)注，從國家中長期規(guī)劃、國務(wù)院醫(yī)藥衛(wèi)生體制改革以及戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)等等，都提出了關(guān)于高端醫(yī)療器械的發(fā)展。

1、醫(yī)學(xué)研究的深度和廣度不斷擴(kuò)展

隨著醫(yī)學(xué)研究的深度和廣度不斷擴(kuò)展，從過去的組織器官發(fā)展到細(xì)胞和分子層面，已經(jīng)發(fā)展到整體和系統(tǒng)的方面。研究也開始從各個(gè)角度開始進(jìn)行，包括生物、環(huán)境、人的心理、社會和大的社會工程方面。

2、從多學(xué)科交叉的融合與滲透

當(dāng)前的科學(xué)和生命科學(xué)、生物技術(shù)、納米技術(shù)、信息技術(shù)、認(rèn)知技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)不斷壯大。

3、新的診斷與治療技術(shù)手段不斷出現(xiàn)

診斷方面，過去看X光發(fā)展到CT、核磁現(xiàn)在到分子診斷。治療方式方面，從過去的手術(shù)包括治療、吃藥，發(fā)展到微創(chuàng)，以及到基因診斷。

4、新技術(shù)推動醫(yī)學(xué)新的發(fā)展方向

而從大的健康領(lǐng)域來看，不僅僅是看病、吃藥的問題，而是從預(yù)防、預(yù)測、個(gè)性化診療包括人工智能技術(shù)的發(fā)展，都為這個(gè)領(lǐng)域提供了很好的變化。

新一代生物、信息、制造技術(shù)快速向醫(yī)療器械領(lǐng)域匯聚

發(fā)達(dá)國家注意到當(dāng)前的大數(shù)據(jù)、智能傳感器、快速基因測序、分子診斷、微納制造包括柔性可延展電子器件、可穿戴設(shè)備包括人工智能都向這方面發(fā)展。

在檢測方面，出現(xiàn)功能一體化的影像產(chǎn)品，比如低劑量X光、診療一體化的設(shè)備等。在藥械融合方面，包括可吸收的生物材料、可以植入的材料、打印技術(shù)等等，都為新型高端醫(yī)療器械提出新的解決方案。

醫(yī)療體系的變化

當(dāng)前的醫(yī)療體系發(fā)生了很大的變化，從過去治病、看病到現(xiàn)在的健康以及醫(yī)療器械的信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、便攜化的日趨發(fā)展，促進(jìn)了整個(gè)醫(yī)療體制的改觀。具體來說，當(dāng)前的醫(yī)療器械處于前所未有的大好時(shí)機(jī)。

發(fā)展機(jī)遇

中國制造2025包括十個(gè)領(lǐng)域，過去的“生物醫(yī)藥”，發(fā)展到現(xiàn)在的“生物醫(yī)藥與高性能醫(yī)療器械”。這里面很大一塊是醫(yī)用機(jī)器人、高端的醫(yī)療器械。高檔數(shù)控與機(jī)器人領(lǐng)域中，也講了醫(yī)療機(jī)器人將作為重要的發(fā)展方向。在近期工信部、發(fā)改委、財(cái)政部聯(lián)合印發(fā)的《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》中，預(yù)測到2020年會有10個(gè)標(biāo)志性的產(chǎn)品，其中手術(shù)機(jī)器人就是預(yù)測的重要的標(biāo)志性成果。國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃智能機(jī)器人重點(diǎn)專項(xiàng)已經(jīng)發(fā)布指南，我們也注意到服務(wù)機(jī)器人里將手術(shù)、康復(fù)、助老助殘作為重要的發(fā)展方向。

2014年我參加國家醫(yī)療器械“十三五”規(guī)劃。講到醫(yī)療裝備的發(fā)展趨勢，高性能、智能化，是國家的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。從檢測設(shè)備開始，從彩超到深化檢測又發(fā)展了手術(shù)導(dǎo)航機(jī)器人和康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，又發(fā)展到個(gè)性化機(jī)器人。

2015-2016年我參加中國科協(xié)組織的國家創(chuàng)新力評估組，其中有一個(gè)關(guān)于智能生活的領(lǐng)域評估，包含包含幾個(gè)主題：智能交通、智能服務(wù)、智能健康、泛在安全。這里面智能健康發(fā)展的思想，就講機(jī)器人技術(shù)、微納米技術(shù)、3D與信息技術(shù)的融合，未來的發(fā)展會涉及到疾病診斷與監(jiān)測、微創(chuàng)治療、遠(yuǎn)程醫(yī)療、移動醫(yī)療、健康監(jiān)護(hù)、康復(fù)、助老助殘、健康信息化、網(wǎng)絡(luò)健康顧問服務(wù)。通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，未來在健康信息化和網(wǎng)絡(luò)健康顧問方面會得到非常重要的發(fā)展。而在裝備層面，無論檢測、診斷和助老助殘包括微創(chuàng)手術(shù)都跟機(jī)器人先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系是非常密切的。從大的宏觀形式看，醫(yī)療裝備是越來越高端，就出現(xiàn)了醫(yī)療機(jī)器人的發(fā)展方向。

醫(yī)用機(jī)器人產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

機(jī)器人分類

從用機(jī)器人來輔助和幫助醫(yī)生解決患者的問題來講，大概分成四個(gè)方面。

第一，手術(shù)機(jī)器人。輔助和替代醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)作業(yè)。這方面骨科用得比較多，這一類產(chǎn)品國外有不少，都是在關(guān)節(jié)置換過程中，通過生物力學(xué)的計(jì)算和精準(zhǔn)的圖像匹配，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)，從效果上比人來得快。剛才Nelson教授講了國外好多好多新的產(chǎn)品，這方面的的確確是一個(gè)重要的發(fā)展方向，也是一個(gè)很好的產(chǎn)業(yè)。

第二，康復(fù)機(jī)器人和醫(yī)用服務(wù)機(jī)器人。康復(fù)類機(jī)器人在解決老年人、殘疾人的替代方面，目前又發(fā)生了很大的變化。醫(yī)用服務(wù)機(jī)器人，在醫(yī)院里幫助護(hù)士和醫(yī)生對患者進(jìn)行看護(hù)，藥品的傳輸，這些監(jiān)控方面的工作，也采用了自動化、無人的機(jī)器人方面的替代。

第三，檢測類機(jī)器人。過去的CT運(yùn)動和結(jié)構(gòu)相對比較簡單，現(xiàn)在發(fā)展成用機(jī)器人的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的檢測設(shè)備高端化，又出現(xiàn)機(jī)器人化的醫(yī)療裝備。國外已經(jīng)有很多產(chǎn)品，包括機(jī)器人化X光機(jī)、機(jī)器人化超聲檢測與診斷系統(tǒng)等。過去是人來手術(shù)，現(xiàn)在機(jī)器看片子，機(jī)器手術(shù)。這樣的好處是精準(zhǔn)。這方面骨科用得比較多，這一類產(chǎn)品國外有不少，都是在關(guān)節(jié)置換過程中，通過生物力學(xué)的計(jì)算和精準(zhǔn)的圖像匹配，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)，從效果上比人來得快。

第四，微納血管介入機(jī)器人。剛才談到未來機(jī)器人進(jìn)入到血管，現(xiàn)實(shí)地看，過去我們到醫(yī)院里，醫(yī)生在X光機(jī)下進(jìn)行導(dǎo)絲/導(dǎo)管，醫(yī)生和患者同時(shí)用大量X射線進(jìn)行，而現(xiàn)在用機(jī)器人實(shí)現(xiàn)導(dǎo)絲/導(dǎo)管，很精準(zhǔn)。國外也有類似的磁類導(dǎo)航和力反饋的，是操作型的機(jī)器人還不是小機(jī)器人進(jìn)入到血管。

醫(yī)用機(jī)器人如雨后春筍般涌現(xiàn)

從國外的發(fā)展來看，有達(dá)芬奇手術(shù)、賽博刀、Mako骨科手術(shù)、ROSA神經(jīng)外科以及脊柱手術(shù)機(jī)器人等等，瑞典、以色列、法國等都有大量研發(fā)和市場推廣工作，又出現(xiàn)康復(fù)的、檢查的、診斷的機(jī)器人，如雨后春筍涌現(xiàn)。

中國的情況起步也不是很晚，近十年來從國家基金委、863計(jì)劃里支持了北航為代表的一些研發(fā)。像北航王田苗教授的腦定位，進(jìn)行神經(jīng)微創(chuàng)。中科院先進(jìn)技術(shù)研究院的脊柱機(jī)器人、北理工的頜面機(jī)器人等等。目前在國內(nèi)比較高端的機(jī)器人研究比較多的單位，都開始從事這個(gè)領(lǐng)域。2008年前后，北航王田苗教授通過遠(yuǎn)程機(jī)器人導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)一個(gè)9歲孩子的手術(shù)。這個(gè)中央電視臺已經(jīng)進(jìn)行了報(bào)道，效果非常好。

腹腔手術(shù)

在當(dāng)前醫(yī)療機(jī)器人里，大家接受的是通用的腹腔手術(shù)。

過去手術(shù)無論是膽囊還是腸道，都是開膛剖肚。十幾年前醫(yī)生在臺面上進(jìn)行操作，大概需要幾個(gè)小時(shí)。很辛苦，還可能發(fā)生顫抖?，F(xiàn)在美國人發(fā)明了一個(gè)立體的屏幕，通過機(jī)械手帶動幾個(gè)機(jī)械微創(chuàng)器件，通過它的遙控，實(shí)現(xiàn)操作。能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程、穩(wěn)定、微創(chuàng)。陸陸續(xù)續(xù)在國際上得到快速發(fā)展。像日本、加拿大還有意大利，都在開始這方面的研究。

天津大學(xué)的王教授做了妙手，在國內(nèi)進(jìn)入了臨床試驗(yàn)階段。我本人的團(tuán)隊(duì)哈工大已經(jīng)開發(fā)出腹腔手術(shù)，跟國外的水平也比較接近了。

骨科機(jī)器人

過去我們做接骨，人在X光下進(jìn)行感覺操作。如果對準(zhǔn)三個(gè)毫米以內(nèi)就算成功，三毫米以外這個(gè)手術(shù)就失敗了。成功率基本在70%?，F(xiàn)在用機(jī)器人來看，通過X光導(dǎo)航，兩個(gè)機(jī)械臂進(jìn)行拉伸，對準(zhǔn)用機(jī)器人打孔，自動把釘子鎖上，在2004年前后就研發(fā)成功了。目前這個(gè)平臺也陸陸續(xù)續(xù)進(jìn)行了很多關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用。

微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)&腸道診療微機(jī)器人系統(tǒng)

機(jī)器人進(jìn)入血管還早，進(jìn)入腸道還比較容易。首先開發(fā)出藥丸子，吞下去就能看到圖像。這個(gè)被動藥丸，賣了63個(gè)國家。下一代會是主動的，能在腸道里走，鏡頭能調(diào)整和釋放藥物，進(jìn)行活檢，但至少還要五年時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)。

還有人類的結(jié)腸，用肛腸鏡進(jìn)行探測。這里面簡單說就是蛇形機(jī)器人，柔體的，在腸道里能自動的根據(jù)腸道情況進(jìn)行適應(yīng)，這個(gè)更現(xiàn)實(shí)。包括像老年人脊椎彎掉，大手術(shù)很困難，通過X光照射，就發(fā)現(xiàn)用生物力學(xué)的方法，用機(jī)械臂打幾個(gè)孔，把里面注射球囊，這樣脊椎就直了。

總結(jié)一下當(dāng)前國內(nèi)的情況。

一方面是高校。在醫(yī)用機(jī)器人研究中，北航、北理工、哈工大、中科院研究所、深圳中科院（深圳）自動化所、沈陽自動化所等等實(shí)力很強(qiáng)。另一方面，十幾年前大家說研發(fā)醫(yī)用機(jī)器人感到很不理解，很危險(xiǎn)，離產(chǎn)業(yè)很遠(yuǎn)，政府并不關(guān)心。而現(xiàn)在看來地方政府非常關(guān)心，深圳提了機(jī)器人研究院，立了很多項(xiàng)目。包括蘇州政府、上海交大，都在全國成立醫(yī)用機(jī)器人研發(fā)平臺。

市場數(shù)據(jù)

這是國內(nèi)的研發(fā)情況，產(chǎn)業(yè)的情況看，的的確確很大的市場。在各類手術(shù)機(jī)器人中，手術(shù)類占60%。其他比如放射占20%，急救、外骨骼和康復(fù)占得比較少，但整體看，市場很大，并且康復(fù)機(jī)器人有望成為醫(yī)療機(jī)器人中的一個(gè)主要市場力量。

從國際上的報(bào)道看，目前來看，工業(yè)機(jī)器人市場份額最大，第二是軍用機(jī)器人，但醫(yī)療機(jī)器人在2025年將達(dá)到170億美金，將成為取代軍用機(jī)器人的第二大市場。

發(fā)展趨勢

緊跟臨床技術(shù)發(fā)展

看幾個(gè)醫(yī)用機(jī)器人的發(fā)展趨勢，顯然人們希望從手術(shù)類來看，創(chuàng)傷越小越好，達(dá)到席教授跟Brad Nelson那種，吃一個(gè)藥進(jìn)去就最好了。但還很遠(yuǎn)。手術(shù)微創(chuàng)越來越成為主流發(fā)展方向?，F(xiàn)在的機(jī)器人是開放式，搞一個(gè)大口子?，F(xiàn)在用四個(gè)或者幾個(gè)鉗子，放到腹腔，就留了幾個(gè)孔，未來發(fā)展希望單孔。這一個(gè)孔進(jìn)去，通過機(jī)械手的變形作用，顯然是一個(gè)很好的概念，但是還比較難。這個(gè)技術(shù)沒有停止，國際上像美國直覺，加拿大、意大利、慕尼黑、美國內(nèi)布拉斯加包括瑞士還有交大，都在開發(fā)柔性的操作臂。這里面醫(yī)生提了很多好的項(xiàng)目。未來在胃的手術(shù)，通過食道放進(jìn)去一個(gè)柔性機(jī)械臂，通過變形長成兩個(gè)到三個(gè)，在胃里就可以手術(shù)了。包括前列腺等等，這都是這個(gè)領(lǐng)域未來5-10年重點(diǎn)的發(fā)展方向。前兩年科技部又立了兩家單孔手術(shù)機(jī)器人和多孔手術(shù)機(jī)器人，要求他們3-5年實(shí)現(xiàn)很好的應(yīng)用。

我們看到達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人費(fèi)用太貴太大，一般的醫(yī)生用不起。這里面的核心問題是解決醫(yī)生能精準(zhǔn)操作，現(xiàn)在研發(fā)是一體化的，醫(yī)生還是操作，但手術(shù)機(jī)械是電動的，人通過控制就可以，不有操作。上個(gè)星期跟我們國家孫院士談了，他高度的評價(jià)，這種對中國當(dāng)前推廣低成本、自動化的器件，非常有幫助。剛才也看到了柔性臂的研究，在結(jié)構(gòu)上非常精巧。

醫(yī)療機(jī)器人的研究熱點(diǎn)

從醫(yī)療機(jī)器人技術(shù)層面，大家看看有哪些。

第一，三維重建與配準(zhǔn)，通過各種圖像實(shí)現(xiàn)圖像重構(gòu)，提高手術(shù)可視化程度。對器官組織得看到，通過各種圖像實(shí)現(xiàn)圖像重構(gòu)，無論是骨頭還是組織器官。

第二，術(shù)前術(shù)中導(dǎo)航與規(guī)劃。通過計(jì)算機(jī)模擬，進(jìn)行導(dǎo)航規(guī)劃提高手術(shù)精度，生物組織不是拿刀隨便手術(shù)的，必須跟醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)，在什么地方注入和切割，這里面要通過計(jì)算機(jī)模擬，進(jìn)行導(dǎo)航規(guī)劃提高手術(shù)精度。

第三，新型結(jié)構(gòu)，小型的柔性的高精度帶傳感器的結(jié)構(gòu)，是未來的發(fā)展方向。無論單孔還是雙孔還是骨科，微型器件非常關(guān)鍵，這里面出現(xiàn)了很多針對不同手術(shù)，不同作業(yè)要求的新型的手術(shù)器械。

第四，智能材料，提高手術(shù)療效。過去的機(jī)械結(jié)構(gòu)很難變形，現(xiàn)在通過新興材料，能制造柔性機(jī)器人，還包括可移植的人工心臟、心臟瓣膜等等。

第五，智能控制和多信息融合，提高手術(shù)精度。手術(shù)過程中人獲得了圖像，也需要獲得操作過程的力反饋。這些信息的融合怎么能夠讓人機(jī)交互更好，就存在智能控制與信息融合方面的問題。

第六，手術(shù)生物建模，拓展醫(yī)生手術(shù)抉擇能力。人在手術(shù)的時(shí)候是靠經(jīng)驗(yàn)的，所以就必須把組織骨頭和肌肉或者器官、肝臟、胃等等進(jìn)行生物建模。這里面不僅是成效，更重要的是生物組織材料的特性要確定，引導(dǎo)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)正確的操作。

第七，人機(jī)交互，提高手術(shù)的可操作性。提高手術(shù)可操作性、假肢控制。這方面是非常前沿的。

從技術(shù)層面上分成了七方面。

協(xié)同創(chuàng)新平臺

醫(yī)療機(jī)器人是一門跨界學(xué)科，研發(fā)周期長，門檻比較高，所以就必須建立一個(gè)政、產(chǎn)、學(xué)、研、醫(yī)、資結(jié)合的平臺，把這些資源整合起來。

本人也做了一些探討，怎么樣把產(chǎn)業(yè)做大？要素是什么？肯定要有技術(shù)、人才、資本、高校、政府、醫(yī)院、醫(yī)生、標(biāo)準(zhǔn)、檢測，這些方面在一個(gè)平臺上連起來才能做好。

比如怎么發(fā)揮政府資源和作用，我們成立了一個(gè)平臺，把專家、學(xué)者、教授作為專業(yè)導(dǎo)師，給他們扶持幫助、給他們投資，有項(xiàng)目先做一做，做得差不多了，有一些社會資源的幫助跟企業(yè)對接，然后使得這個(gè)研發(fā)解決很多麻煩。

比如后來本人建議蘇州政府把他們串起來建立一個(gè)研究院，主要引進(jìn)一些技術(shù)、人才和項(xiàng)目。通過幫助他們引進(jìn)社會資本專門做醫(yī)療器械方向，做大的時(shí)候就形成一個(gè)產(chǎn)業(yè)園，這是比較理想的狀態(tài)。通過一年多的實(shí)踐，做得還可以。

為了創(chuàng)新，肯定要進(jìn)行研發(fā)支撐。國家給你經(jīng)費(fèi)，地方政府也給一些平臺，支撐發(fā)展，規(guī)劃發(fā)展。

以上是講講大的形式看醫(yī)療機(jī)器人裝備，是機(jī)器人和醫(yī)療器械，國家很重視。我們抱團(tuán)取暖，能很好的合作，把產(chǎn)業(yè)做大，共同發(fā)展。謝謝大家！