《中國工程科學(xué)》2023年第5期發(fā)表《人工智能與機(jī)器人輔助醫(yī)學(xué)發(fā)展研究》一文中，圍繞AI與機(jī)器人輔助醫(yī)學(xué)體系化發(fā)展目標(biāo)，提出了未來醫(yī)學(xué)人工智能的4大重點(diǎn)發(fā)展方向1，以期為AI與機(jī)器人輔助醫(yī)學(xué)的技術(shù)探索、應(yīng)用研究、產(chǎn)業(yè)升級等提供參考。
方向一：具有差異化、小型化、智能化特征的手術(shù)機(jī)器人
種類多樣化的發(fā)展。我國人口數(shù)量居世界第一，由于常見疾病種類繁多，所以對各專項領(lǐng)域的手術(shù)機(jī)器人需求巨大。目前國產(chǎn)手術(shù)機(jī)器人適應(yīng)的術(shù)中治療范圍不夠全面，隨著手術(shù)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，以及外科醫(yī)生的培訓(xùn)及患者的接受程度提高，機(jī)器人輔助的手術(shù)將越來越多樣化。醫(yī)保制度的發(fā)展將降低患者支付負(fù)擔(dān)，將提高醫(yī)患雙方對手術(shù)機(jī)器人的接納度，更多的手術(shù)機(jī)器人臨床應(yīng)用也將成為必然趨勢2。
小型化是手術(shù)機(jī)器人更好發(fā)揮其特點(diǎn)與優(yōu)勢的關(guān)鍵方面，將擴(kuò)大手術(shù)機(jī)器人的應(yīng)用場景、綜合性地降低手術(shù)機(jī)器人的使用成本，因而成為未來發(fā)展的主要方向之一。
智能化是手術(shù)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的核心，將進(jìn)一步提高自主手術(shù)機(jī)器人的工作效率、一致性和安全性。目前，已有多款智能化手術(shù)機(jī)器人涌現(xiàn)。例如，納通單髁置換機(jī)器人可融合人機(jī)協(xié)同的操作理念，配備雙動力一體控制，實現(xiàn)全流程磨削護(hù)航，兼容多品類假體，開放適配更靈活。
納通單髁置換機(jī)器人
但當(dāng)前的手術(shù)機(jī)器人缺乏在動態(tài)手術(shù)環(huán)境中識別和跟蹤目標(biāo)的視覺系統(tǒng)、可執(zhí)行復(fù)雜手術(shù)任務(wù)的智能算法，主要還是作為醫(yī)生手、眼功能的延伸。隨著AI技術(shù)進(jìn)步，新型手術(shù)機(jī)器人有望針對特定的疾病與手術(shù)方式，實現(xiàn)完全自主的手術(shù)操作能力1。
方向二：以人為本的康復(fù)和護(hù)理機(jī)器人
康復(fù)和護(hù)理機(jī)器人為身體不便的患者提供康復(fù)訓(xùn)練、行動輔助、日常護(hù)理，與人類進(jìn)行密切的互動。以人為本突出人機(jī)互動性和舒適性，以人為本的康復(fù)和護(hù)理機(jī)器人是未來需求的重點(diǎn)、發(fā)展的必然趨勢。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家已經(jīng)將目光投向了機(jī)器人，嘗試由它們陪伴照顧老人，為老年人世界增添色彩。
例如，澳大利亞珀斯一家養(yǎng)老院采用一款機(jī)器人做護(hù)工照顧老人。據(jù)悉，這款機(jī)器人名為“佐拉”，身高57厘米，可以運(yùn)動、跳舞、讀書、講笑話。此外，它還配有語音合成功能，可識別19種語言，護(hù)工可以用平板電腦給機(jī)器人輸入預(yù)先編好的程序，能與老年人進(jìn)行一對一的交流；日本松下公司的Resyone看護(hù)機(jī)器人可以從一張床變成一個電動輪椅，能夠單獨(dú)完成多個護(hù)理人員的任務(wù)；
日本松下公司的Resyone看護(hù)機(jī)器人
德國萊爾克斯機(jī)器人研究院給德國著名的奧古斯汀養(yǎng)老院提供了一種護(hù)理機(jī)器人，它可以檢測老人的健康狀況、帶領(lǐng)老人去洗手間、抱起老人從床上移入座位，可以從另外一個房間取回一瓶藥、記錄老人用藥記錄等[3]。
中國有老齡人口2億多，其中失能型老人4千萬，每年還新增的老年人口1千萬，這還不包括失能的殘疾人。如果用傳統(tǒng)的方式和思維應(yīng)對這一養(yǎng)老難題，幾乎是無解的死棋。把智能硬件、機(jī)器人等現(xiàn)代高新技術(shù)廣泛應(yīng)用于養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)，是破解養(yǎng)老難題的重要途徑，也是“中國制造2025”在養(yǎng)老領(lǐng)域的價值體現(xiàn)和具體實踐。
方向三：多任務(wù)、高臨場感的輔助遠(yuǎn)程醫(yī)療
結(jié)合我國現(xiàn)有5G技術(shù)，國產(chǎn)手術(shù)機(jī)器人已完成遠(yuǎn)程機(jī)器人手術(shù)突破。例如，在東方腦血管病大會OCIN2022上，海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院（長海醫(yī)院）劉建民教授團(tuán)隊在線上線下眾多腦血管專家們的見證下，操作深圳愛博合創(chuàng)醫(yī)療機(jī)器人有限公司的神經(jīng)介入手術(shù)機(jī)器人產(chǎn)品，遠(yuǎn)程控制位于長海醫(yī)院手術(shù)培訓(xùn)中心的手術(shù)機(jī)器人，成功高效地完成了神經(jīng)介入手術(shù)。
劉建民教授在東方會現(xiàn)場進(jìn)行遠(yuǎn)程手術(shù)操作
未來，手術(shù)機(jī)器人結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)可使主刀醫(yī)生在遠(yuǎn)程控制的條件下完成更多繁復(fù)的手術(shù)，使得身處各地的手術(shù)醫(yī)生之間溝通與協(xié)作變得暢行無阻，對于醫(yī)療發(fā)展貧瘠地區(qū)具備有利保障。
不過，輔助遠(yuǎn)程手術(shù)仍缺乏臨場感，不利于手術(shù)精度的提高，制約著輔助遠(yuǎn)程手術(shù)的發(fā)展。采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可為遠(yuǎn)程手術(shù)提供更加逼真的場景、更加真實的手術(shù)體驗。例如，醫(yī)生使用虛擬現(xiàn)實頭盔等設(shè)備，可實時感受手術(shù)現(xiàn)場氣氛，從而增強(qiáng)遠(yuǎn)程手術(shù)的真實性和臨場感。機(jī)器人手術(shù)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程手術(shù)操作，但在操作時醫(yī)生缺乏手感和觸覺反饋，無法感受手術(shù)現(xiàn)場的實際情況。因此，未來的輔助遠(yuǎn)程醫(yī)療重在開發(fā)具有手感和觸覺反饋的機(jī)器人手術(shù)設(shè)備，賦予醫(yī)生遠(yuǎn)程手術(shù)操作時的真實性、緊張感、臨場感。
方向四：促進(jìn)醫(yī)療健康創(chuàng)新的醫(yī)學(xué)人工智能
醫(yī)學(xué)AI創(chuàng)新蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測取決于數(shù)據(jù)集的質(zhì)量和數(shù)量，而醫(yī)學(xué)AI將側(cè)重蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)集的構(gòu)建和擴(kuò)充，如從基因組數(shù)據(jù)中預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、從已知蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中構(gòu)建新的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)等。醫(yī)學(xué)AI可與其他生物數(shù)據(jù)（如基因組、轉(zhuǎn)錄組、代謝組的數(shù)據(jù)）結(jié)合進(jìn)行多模態(tài)研究，顯著提高蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測精度和應(yīng)用效果。
醫(yī)學(xué)AI創(chuàng)新生物技術(shù)研究。深度學(xué)習(xí)技術(shù)將在生物技術(shù)研究中發(fā)揮重要作用，可應(yīng)用的研究方向有基因組學(xué)中的基因識別、基因變異分析，代謝組學(xué)中的代謝通路分析，蛋白質(zhì)組學(xué)中的蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)分析等。AI技術(shù)與單細(xì)胞技術(shù)結(jié)合也是重要的研究方向，可挖掘和分析單細(xì)胞的數(shù)據(jù)，深入研究細(xì)胞的發(fā)育、分化、生長過程，為疾病診斷與治療提供新的思路和方法。
醫(yī)學(xué)AI創(chuàng)新生物醫(yī)藥研發(fā)。通過不斷創(chuàng)新和完善的算法與技術(shù)，基于AI的藥物設(shè)計能夠提高藥物研發(fā)的效率和成功率，加快推動新藥開發(fā)和上市。利用AI技術(shù)對大量的臨床數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，可為臨床試驗設(shè)計及優(yōu)化提供支持和指導(dǎo)。AI技術(shù)在醫(yī)學(xué)影像診斷、輔助決策方面發(fā)揮著越來越重要的作用，支持醫(yī)生快速且準(zhǔn)確地確定診療方案。
醫(yī)學(xué)AI創(chuàng)新腦科學(xué)研究。在腦科學(xué)研究中，應(yīng)用AI技術(shù)開展大規(guī)模數(shù)據(jù)的處理和分析，能夠快速進(jìn)行病因分析、診斷以及制定治療方案，從而實現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療。AI技術(shù)與神經(jīng)科學(xué)、腦機(jī)接口技術(shù)、腦成像技術(shù)等的結(jié)合，將促進(jìn)腦科學(xué)研究更高效地創(chuàng)新與突破。
參考文獻(xiàn)：
[1] 人工智能與機(jī)器人輔助醫(yī)學(xué)發(fā)展研究[J].中國工程科學(xué),2023,25(5):43-54.
[2] 石曉飛.國產(chǎn)機(jī)器人在醫(yī)療手術(shù)方面的發(fā)展與應(yīng)用[J].智能制造,2023,(05):55-58.
[3] 周路菡.智能護(hù)理科技改變生活[J].新經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊, 2017(7):5.DOI:CNKI:SUN:XJYD.0.2017-07-010.
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