在全國各抗疫前線、復工現場,出現越來越多智能機器人的身影,它們成為疫情防控中技術支撐的“實力代言人”。今年初,我國自主研發的全球首套六自由度遠程超聲機器人先后在雷神山醫院、江岸方艙醫院、黃陂方艙等醫院應用。作為當前最先進的遠程超聲診斷手段,該機器人能夠實現全自動實時遠程超聲診斷,全程可由醫生遠程完成操作,將病人端醫護操作減少至最低,在抗擊疫情期間起到了重要作用。
“人工智能是未來醫院的中心落腳點,機器人也將會擁有更多可能,去解決我們看病的種種問題。”內蒙古醫科大學附屬醫院數字醫學中心暨智能醫療機器人實驗室負責人張元智博士表示,智能化診療是未來更多疾病的首選,也將成為廣大患者“最美的期待”。
張元智告訴記者,目前該實驗室已開展國內首個七自由度遠程超聲機器人系統研發,該系統將集成多傳感仿真探頭、七自由度機械臂、復合材料工具端、多模態圖像融合系統、穿刺定位裝置、高保真低延時圖像傳輸、高精度機械臂柔性控制、力反饋等先進技術,在實現實時遠程超聲診斷的同時,還可實現穿刺活檢、協同手術定位。
外科手術的進一步發展,將逐步實現微創化、可視化、智能化、標準化。新興技術,如AI技術、3D影像重建、機械高精度遙控等技術的交叉融合,開始進入臨床應用,輔助醫生完成手術。這樣的機器人輔助系統,能幫助外科手術實現更好的臨床獲益,縮短醫生對復雜手術的學習曲線,通過縮減術后住院時間減輕支付負擔,通過微創手術提高患者生活質量。
2019年初,來自呼和浩特市武川縣的張女士在內蒙古醫科大學附屬醫院順利完成了經皮骶髂關節螺釘內固定術。這一臺簡單而技術成熟的手術,卻是醫院的一件大事,因為這是自治區第一臺利用手術機器人輔助的手術。
該骨科手術機器人名叫“AIOOR”,它不僅是行業領先的數字骨科臨床工具,更是國內第一個無遮擋骨科手術機器人,將我區骨科醫療診治帶入了新的發展里程。
張元智也是骨科手術機器人研發團隊的帶頭人,他介紹說:“‘AIOOR’最主要的功能是術中定位導航,涉及的技術包括影像重構、三維規劃、定位系統、機械臂等,通過提高手術精度、標準化,縮短醫生學習曲線和手術時間來提高臨床獲益。帶著眾多優勢的AIOOR骨科手術機器人,目前已申請國家專利30項。”
此外,3D打印與混合現實技術(MR)也成為該實驗室近年來開展科研應用領域的新方向。
3D打印技術的出現,為外科手術提供了新的方式,可以進行術前觀察手術部位,制訂手術方案,改變了傳統的手術規劃模式。虛擬現實技術是仿真技術的一個重要方向,是仿真技術與計算機圖形學人機接口技術、多媒體技術、傳感技術、網絡技術等多種技術的集合,是一門富有挑戰性的交叉技術前沿學科和研究領域。
計算機技術的快速發展和軟硬件技術的成熟,使電腦構建的三維虛擬現實圖形可直接指導臨床應用,而人機交互界面及演示技術的發展,為三維虛擬現實圖像在臨床的應用提供了一個很好的舞臺。
“數字化技術的出現,為外科手術的訓練和學習開辟了全新途徑。可以根據CT或MRI數據在計算機內建立人體組織結構的三維模型,賦予相應的紋理以提高真實感,并可實現該組織結構的三維動態顯示。”張元智告訴記者,虛擬環境還為操作者提供了方便的三維交互工具,可以模擬手術的定位與操作。
混合現實 (MR)技術是VR技術的進一步發展,MR技術結合了VR與AR的優勢,能夠更好地將AR技術體現出來。該技術通過在虛擬環境中引入現實場景信息,在虛擬世界、現實世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息回路,以增強用戶體驗的真實感。通過CT和MRI影像數據采集,利用面向人工智能的圖像壓縮工具對數據進行優化、處理,可以在壓縮圖像體積的同時實現遠程、快捷地傳輸,讓接收的圖像實現更加準確的建模,生成可以識別的STL格式3D數字化模型,以供臨床教學和手術所用。
目前,作為國內最早進行3D打印個性化導航模板設計與應用的單位之一,內蒙古醫科大學附屬醫院數字醫學中心已與區內多家醫院合作開展了相關研究。
我國智能化手術設備研究起步較晚,市場長期被國外巨頭壟斷,目前多為引進購買國外設備,只針對有限的手術適應癥開展為數不多的手術,真正意義上的智能化手術設備基礎與臨床實用化研究還較少。另一方面,由于國內產學研用的科研創新機制還不完善,很少有骨科醫生參加真正滿足臨床實際需求的智能化微創手術系統的研發,造成對相關設備的基本原理、使用方法、手術適應癥的選擇還沒有完全正確掌握,昂貴的產品價格嚴重制約該技術在中國的普及。
未來已來。加強人工智能應用,引領醫學智能發展,將成為未來醫院發展的“風向標”。
“醫學的發展已經進入了創新時代,沒有核心技術,醫院就沒有堅實的科研地基。相信人工智能將助力醫院打造我區醫療智能產業引領地位,以及具有一定影響力的人工智能創新高地。”張元智說。
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