医疗机器人-山东大学课程中心.ppt

山东大学创新教育通识核心课程 人工智能与机器人 cyj@sdu.edu.cn 88399323 山东大学 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。 说起医疗机器人，在西方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。 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”。  　 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……… 比如：面向人的脊椎，如腰间盘突出这种病，进行识别以后，能够自动地用机器人来辅助进行定位，进行操作和手术； 一些医院在开发像人的脑手术，这个是很危险的事情，但是，已经得到了很好的例证，包括北航开发出了对人脑的定位和钻孔这样的工作。 还包括像美国已经有一千多例机器人对人眼球进行手术； 美国已经成功的实现了对人的心脏瓣膜的手术和搭桥手术，这已经在机器人领域中，引起了很大的轰动 。 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。 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。 医疗机器人技术是集医学、生物力学、机械学、机械力学、材料学、计算机图形学、计算机视觉、数学分析、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。 医疗机器人主要用于伤病员的手术、救援、转运和康复。 然而，事实上不可能把其他领域的机器人简单地应用到医疗领域。工业用机器人是以提高生产效率为目的的，面对的是工业产品，而医疗机器人要直接接触病人的身体，因此两种机器人在安全性能方面有很大的不同。由于过分考虑医疗机器人的安全性，所以造成了日本目前医疗机器人处在较落后的阶段。 目前医疗机器人的临床应用才刚刚开始，许多企业在加强这方面的研究与开发。但是，由于安全性能的评定以及相关的社会保险等问题尚不完善，医疗机器人的普遍使用还需要一段时间。 ? 当然，人们不难看到使用机器人进行人体医疗手术的电视实况直播，机器人学会也经常召开有关医疗机器人的研讨会，甚至还出现了医疗机器人的专刊。可以说，医疗机器人已经成为外科学会和机器人学会共同关注的新兴技术领域，而这样的情况在其他领域是很少见的。 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领域中兴起，并成为越来越受到关注的机器人应用前沿研究课题之一。 它是在计算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。 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。 医疗机器人正是运用了机器人的这两个特点。 而医疗机器人在具备了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