截癱患者破馬拉松世界紀(jì)錄!能做手術(shù)能變鋼鐵俠，這些醫(yī)療人工智能到底有多牛?

　　“人工智能”是全球科技競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)，它的一個(gè)主要目標(biāo)，是讓機(jī)器能夠勝任或代替一些需要人類智能才能完成的任務(wù)。

　　有一種可穿戴裝備，被稱作“外骨骼機(jī)器人”，人們只要套上這個(gè)“外骨骼機(jī)器人”，就可以變身為“人機(jī)合一”的“鋼鐵俠”，它已經(jīng)成為了醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域的一款“神器”。

　　“外骨骼機(jī)器人”概念成真，截癱患者從此可以直立行走

　　世界衛(wèi)生組織調(diào)查結(jié)果顯示，目前，中國(guó)腦卒中的發(fā)病率排名世界第一，腦卒中除了高致死率外，還存在著較高的致殘率折磨著患者，而做傳統(tǒng)的康復(fù)訓(xùn)練卻比較困難。人之所以可以行走，依靠的是大腦發(fā)出指令經(jīng)由神經(jīng)傳遞信號(hào)，指揮相關(guān)肌肉來完成行走動(dòng)作。

　　北京亦莊科技園區(qū)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，工程師們正在對(duì)一臺(tái)外骨骼機(jī)器人做出廠前的最后調(diào)試。調(diào)試好的外骨骼機(jī)器人將送往醫(yī)院，輔助截癱患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。

　　最早的外骨骼機(jī)器人應(yīng)用在軍事領(lǐng)域，2000年美國(guó)國(guó)防部為了增強(qiáng)士兵體能、提高單兵作戰(zhàn)能力，提出了“外骨骼機(jī)器人”的概念。隨著醫(yī)療領(lǐng)域的需求，外骨骼機(jī)器人的特點(diǎn)被應(yīng)用到了醫(yī)學(xué)康復(fù)領(lǐng)域。

　調(diào)試外骨骼機(jī)器人

　　工程師們采集了300-400個(gè)正常人的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)人在行走時(shí)髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)以及踝關(guān)節(jié)的變化角度，讓機(jī)器人可以模擬出人類慢速、中速、快速行走的幾種典型特征。經(jīng)過千萬次的訓(xùn)練，讓截癱患者像嬰兒般重新學(xué)習(xí)走路。

　　2018年6月26日，中國(guó)首款自主研發(fā)的外骨骼機(jī)器人通過原國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局的注冊(cè)認(rèn)證，獲準(zhǔn)上市，這意味著成千上萬的截癱患者有了重新站起來的可能。

　中國(guó)首款自主研發(fā)的外骨骼機(jī)器人

　　患者王先生在2017年初不幸患上了“急性脊髓炎”，嚴(yán)重的脊髓損傷在醫(yī)學(xué)界至今都屬于“世界難題”，很難重新站起來。脊髓炎患者往往伴有嚴(yán)重的肌張力癥狀，全身僵硬，王先生的肌張力最高時(shí)達(dá)到了4級(jí)，需要五六個(gè)人才能把腿掰開，很難依靠人的力量進(jìn)行康復(fù)。

　　2017年12月，王先生開始借助外骨骼機(jī)器人進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，從最初的肌張力與機(jī)器人對(duì)抗，到如今能夠利用助行器慢慢行走，一年零七個(gè)月的時(shí)間里，他重新拾起了對(duì)生活的信心。

　　患者 王先生：這個(gè)對(duì)我們來說，已經(jīng)是翻天覆地的變化了，我拿這個(gè)助行器可以走一圈130多米，一口氣我就能走下來。

　患者王先生重新走路

　　北京航空航天大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院教授，帥梅，畢業(yè)于清華大學(xué)，正是她設(shè)計(jì)制造了中國(guó)首臺(tái)獲批上市的外骨骼康復(fù)機(jī)器人。帥梅介紹，仿人行走在機(jī)器人研發(fā)領(lǐng)域里一直是難度最高的一種。外骨骼機(jī)器人的研發(fā)涉及工程設(shè)計(jì)、動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、智能算法等多項(xiàng)核心技術(shù)，帥梅和同事們夜以繼日地搞開發(fā)，終于在2014年制作出了第一臺(tái)原型機(jī)。

　　試穿外骨骼機(jī)器人

　　此后的四年，帥梅和團(tuán)隊(duì)一直在嘗試各種可能，改善產(chǎn)品功能，終于成為了國(guó)內(nèi)第一個(gè)拿到醫(yī)療器械注冊(cè)證的外骨骼機(jī)器人產(chǎn)品。

　　2018年，北京、西安、新疆三地的馬拉松賽場(chǎng)上，出現(xiàn)了令人不可思議的一幕，兩位截癱患者借助帥梅團(tuán)隊(duì)研發(fā)的外骨骼機(jī)器人，用9天的時(shí)間走完全程馬拉松，終于打破了國(guó)外15天依靠外骨骼機(jī)器人完成馬拉松的紀(jì)錄。

依靠外骨骼機(jī)器人完成馬拉松

　　目前，通過近百位患者的康復(fù)情況，已經(jīng)證實(shí)了依靠外骨骼機(jī)器人對(duì)患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的有效性。

　　國(guó)產(chǎn)手術(shù)機(jī)器人已上市!一萬多名患者已經(jīng)獲益!

　　據(jù)中國(guó)殘疾人聯(lián)合會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，目前我國(guó)殘疾人總數(shù)超過了8500萬人，其中肢體殘疾將近2500萬，另外我國(guó)腦中風(fēng)患者的數(shù)量超過了千萬，并以每年8.1%的速度增加，而這類疾病的致殘率在75%以上。與此同時(shí)，伴隨著老齡化社會(huì)的加速到來，我國(guó)的失能老人也已經(jīng)超過了4000萬。外骨骼康復(fù)機(jī)器人的研發(fā)和應(yīng)用，無疑將給這類人群的康復(fù)帶來新希望。事實(shí)上，在醫(yī)療領(lǐng)域，機(jī)器人的用武之地還不止于此，人工智能打造出的機(jī)器人，甚至可以協(xié)助醫(yī)生完成高難度的腦神經(jīng)外科手術(shù)。

　　在位于北京宣武醫(yī)院顱腦大樓的3層會(huì)議室里，神經(jīng)外科的醫(yī)生們正在緊張地討論著一臺(tái)手術(shù)的實(shí)施方案?；颊呤且晃粍倽M12歲的女孩，不幸患有先天性癲癇，而且最近一段時(shí)間癥狀發(fā)作越來越頻繁，已經(jīng)到了必須做手術(shù)的地步。然而，在過去的一段日子里，患者家屬帶著患者輾轉(zhuǎn)進(jìn)行了核磁共振、腦電圖等各種檢查，但卻始終沒法確定病灶的具體位置。

　　事實(shí)上，癲癇類的腦部疾病之所以難治，就是因?yàn)楹茈y捕捉到腦部異常放電的區(qū)域，外圍檢查始終難以探測(cè)。醫(yī)生們正在商量一個(gè)新的解決方案——在腦部植入電極，通過腦電監(jiān)測(cè)捕捉癲癇發(fā)作時(shí)的刺激反應(yīng)，從而準(zhǔn)確找到引發(fā)癲癇的具體部位。

　　腦部植入電極示意圖 傳統(tǒng)的解決方案是通過開顱來植入電極，但在過去的臨床操作中，這種“大開顱”的手術(shù)，風(fēng)險(xiǎn)高、難度大，對(duì)于醫(yī)生和患者都是一個(gè)挑戰(zhàn)。但在今天，事情有了轉(zhuǎn)機(jī)，醫(yī)生們可以通過微創(chuàng)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“大開顱”。就是把電極通過打孔微創(chuàng)的方式植入到認(rèn)為會(huì)引起癲癇的位置，這樣就避免了過去那樣“大開顱”的手術(shù)。

　　人的大腦素有“生命禁區(qū)”之稱，復(fù)雜的血管神經(jīng)密不可分，牽一發(fā)則動(dòng)全身，任何失誤都有可能帶給患者災(zāi)難性的后果。但今天，首都醫(yī)科大學(xué)北京宣武醫(yī)院神經(jīng)外科主任單永治決定使用一臺(tái)機(jī)器人完成這次手術(shù)。

　手術(shù)機(jī)器人

　　神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人研發(fā)負(fù)責(zé)人劉達(dá)博士是這個(gè)團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人，神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人正是出自他手，他把手術(shù)機(jī)器人的工作原理比喻成高精度的GPS和自動(dòng)駕駛技術(shù)，機(jī)械臂通過地圖導(dǎo)航，精準(zhǔn)快速地協(xié)助醫(yī)生鎖定下刀的位置。

　　實(shí)施此次手術(shù)，需要在患者的頭上開6個(gè)直徑2毫米大小的孔洞，按照術(shù)前的路徑規(guī)劃，避開復(fù)雜的血管神經(jīng)，把6根電極植入大腦，從而鎖定病灶位置。

　　手術(shù)過程中，患者需要保持意識(shí)清醒，以便于醫(yī)生觀察患者的大腦功能變化。耗時(shí)越長(zhǎng)意味著患者的痛苦就越大。傳統(tǒng)手術(shù)通常需要四個(gè)小時(shí)，可是在機(jī)器人的輔助下，醫(yī)生把6根電極以1毫米精度植入患者大腦深處，只用了2個(gè)小時(shí)。

　手術(shù)機(jī)器人手術(shù)現(xiàn)場(chǎng)

　　除了癲癇手術(shù)，手術(shù)機(jī)器人還可應(yīng)用在針對(duì)腦出血、腦囊腫、帕金森等病癥的手術(shù)輔助醫(yī)生。劉達(dá)介紹，手術(shù)機(jī)器人上市之后，目前有將近30家醫(yī)院與其合作，而且這些家醫(yī)院基本上都是神經(jīng)外科領(lǐng)域比較頂尖的醫(yī)院。

　　歷經(jīng)了20年的技術(shù)打磨，劉達(dá)和團(tuán)隊(duì)一共研發(fā)了六代產(chǎn)品，成功治愈了一萬多位患者。1998年該項(xiàng)目獲得國(guó)家863課題項(xiàng)目支持，2007年榮獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，填補(bǔ)了我國(guó)在無框架神經(jīng)外科機(jī)器人在臨床應(yīng)用里的空白。

　　半小時(shí)觀察：

　　在新一輪科技革命中，國(guó)家高度重視人工智能的發(fā)展，連續(xù)三年把人工智能列入了《政府工作報(bào)告》，在今年又提出了“智能+”的概念。據(jù)預(yù)測(cè)，到 2025 年，全球人工智能應(yīng)用市場(chǎng)的總值將達(dá)到 1270 億美元，其中醫(yī)療行業(yè)會(huì)占據(jù)市場(chǎng)規(guī)模的五分之一。我們欣喜地看到，眼下人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域，有了像腦神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人、外骨骼康復(fù)機(jī)器人等諸多看得見、摸得著、用得上的應(yīng)用場(chǎng)景。隨著醫(yī)療人工智能越來越多地從前沿技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)應(yīng)用，我們有理由相信，人工智能將為我們帶來更多更優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療資源，會(huì)為我們的健康生活，再增加一份有力的保障。

　　醫(yī)療人工智能帶來新希望

　　來源：央視財(cái)經(jīng)《經(jīng)濟(jì)半小時(shí)》