2019年，醫療機器人領域總體呈現出產品多樣化、臨床遠程化、監管標準化的發展態勢，帶給我們很多驚喜的成果。北京航空航天大學生物與醫學工程學院劉文勇副教授在《2019 年醫用機器人研發熱點回眸》中總結了2019年醫療機器人的發展，同時展望了2020年醫療機器人的發展方向。
2019 年，醫療機器人領域百花盛開、碩果累累：在人工智能和新一代通信等技術的推動下，手術機器人繼續成為醫療機器人領域的主要研發熱點；康復及護理機器人領域則重點突破了多項人機自然交互相關技術；醫療機器人的安全性和標準化也取得了重要突破。
手術機器人
手術機器人是發展最早的醫療機器人類別之一，經過三十餘年的發展，無論是在技術層面還是產品層面，都取得了顯著進展。
2019年，手術機器人的應用領域進一步拓展。除了骨科、腦外科和腔鏡外科以外，進一步出現了顯微外科機器人、牙科機器人等；並出現了一些全新的醫療機器人應用學科，如衝擊波治療：北京積水潭醫院衝擊波治療中心開展了廣泛的導航引導機器人輔助衝擊波治療，顯著提升了治療的效果、效率和臨床操作規範性。並且，國內外多種新型手術機器人產品獲得了美國FDA、中國NMPA或者歐盟CE的認證，開始正式進入臨床。
ROSA ONE Spine機器人
CMR Versius機器人
CE 認證FDA 認證NMPA 創新醫療器械
特別審查
美國Restoration Robotics公司的植髮機器人 ARTAS iX；英國CMR公司的Versius機器人；荷蘭Microsure公司的顯微外科手術機器人MUSA。
美國TransEnterix公司的Senhance微創手術機器人；Zimmer Biomet公司的ROSA ONE Spine機器人。上海微創機器人公司的“圖邁”(Toumai)腔鏡手術機器人。
雖然認證標準有所不同，但總的來說，如果醫療機器人想要進入臨床，一定要保證具有足夠的安全性和有效性。要保證這兩點，對機器人的性能指標的要求很高。
現今已經應用的醫療機器人系統具備一些共同特性：
1
具有慢速、高精度、高可靠性的機器人動作；
2
具備充分的術中感知功能，能夠提供位姿反饋、力觸覺反饋、生理參數反饋、環境狀態反饋等；
3
具有良好的“人-機-環”共融特性，從而實現安全有效的機器人輔助手術操作。
不過，相對於臨床醫生的期望，現如今的手術機器人能夠實現的手術操作還比較簡單，未來手術機器人會向“受限空間靈巧安全操作”的精密化、靈活化的方向進步。
劉文勇教授指出，想要實現複雜操作，突破手術機器人研發難點，需要解決兩方面問題：
- 臨床接受度依然不高的問題。現有的手術機器人無論是在動作特點還是控制方式上，仍然具有鮮明的工程特色，醫生操作難度大，學習曲線長。需要深入研究臨床數據驅動下的機器人設計理論和方法：綜合臨床診療信息、醫生經驗積累、機器人手術過程信息等多維度數據，發展智能手術數據科學，形成對機器人關鍵部件開發、臨床綜合方案優化、機器人手術效果評估等各個階段的數據支持和方法學支持。
- 技術體系化不完善的問題。在關鍵的基礎理論、共性支撐技術與核心部件上，成熟度並不太高，國產核心零部件很難給解決方案提供有效的支持。因此需要進一步研發手術兼容性交互機構、手術路徑自動規劃、手術執行多維度安全監控、手術效果科學評估等細分方向，為臨床提供更科學、更符合臨床需求的包含機器人設備在內的臨床綜合解決方案。
機器人遠程手術
在5G通信支持下，遠程機器人手術再次成為關注點。得益於5G通訊技術的快速發展，遠程機器人成功進行了多例臨床或活體動物試驗。
論文指出，遠程手術在具體實現形式上主要有遠程遙指導（remote tele-mentoring）、遠程遙監督（遙監控）（remote tele-supervision）和遠程遙操作（remote tele-operation）三種形式。
遠程遙指導並不涉及機器人系統。2019 年 2 月27 日，西班牙巴塞羅那醫療團隊通過5G 網絡遠程指導了一例腸道腫瘤切除手術，這是世界首例使用了 5G 通信的臨床手術。此類手術驗證了 5G 通信在醫療應用中的實時性。
遠程遙監督機器人手術是本地機器人手術操作“監督模式”的遠程化。
劉文勇教授解釋，本地機器人手術操作“監督模式”（supervisory control）指“手術規劃+機器人自主運動”，醫生在旁監督並可在緊急情況下終止機器人運動。這種模式可以充分發揮機器人的效能，骨科的天璣、神經外科的睿米等都屬於這種類型。
在“遠程遙監督”這種模式下，主刀醫生可以遠程規劃出高質量的手術路徑，傳送給患者端的機器人，通過仿體仿真無誤後，再由機器人對患者實施手術。藉助5G通訊網絡，主刀醫生可以掌控整個機器人操作過程，並在關鍵環節進行介入。
遙監控模式在不降低醫生對手術過程的控制程度的前提下，有效實現了機器人遠程手術操作，非常適合手術路徑引導下的機器人遠程自主操作。2019年，北京積水潭醫院就開創性地開展了“一站對多地”的5G遠程脊柱機器人手術，在北京和煙臺、嘉興、天津、張家口、克拉瑪依等城市之間驗證了5G機器人手術的臨床可行性。這種遠程操作模式具有良好的實際可推廣性。
5G遠程脊柱機器人臨床手術
遠程遙操作即遠程的“主從直接遙操作”模式，是本地機器人手術操作“遙手術模式”的遠程化。這種模式更符合人們想象中的機器人遠程手術場景。
遙手術模式（telesurgical control）是醫生完全掌控的“主從操作”，無需手術規劃，患者端機器人臂完全復現主刀醫生在控制檯上的操作動作。這種模式可以將醫生從手術床旁解放出來，實現精細微創操作；達芬奇機器人就屬於這一類。
在遠程遙操作方面，2001年，位於紐約的主刀醫生，通過宙斯機器人系統，為遠在法國斯特拉斯堡市的患者實施了橫跨大西洋的軟組織切除手術。這就是著名的“林白手術”（Lindbergh operation）。
5G通訊基本上消除了時延對遠程手術的影響，讓主刀醫生獲得了近乎本地操作的實時感。2019年，國內外（國外主要是西班牙）先後成功開展了多例此類模式的活體動物試驗。但醫生的所有手術感知全部來自網絡反饋，
因此出於高度的安全性考慮，5G通信下的這種模式在2019年仍以動物實驗為主。
5G遠程機器人手術的活體動物實驗
如果要實現安全的異地連續主從操作，需要機器人系統：
- 在穩定高速通訊的前提下，具備抵抗網絡惡意攻擊的能力、通訊中斷的即時恢復能力（通訊冗餘）等，從而保障通訊數據的正確性；
- 具備足夠的現場感知反饋能力，以確保主刀醫生能夠據此做出最合理的即時判斷。
這兩點是“主從直接遙操作”遠程手術模式真正應用於臨床必須突破的瓶頸。
康復及護理機器人
隨著人口老齡化以及大健康事業的發展，康復及護理機器人的受關注度將持續提升。典型的康復及護理機器人包括上/下肢康復機器人、外骨骼輔具、智能假肢、護理床/椅、護理機器人、情感機器人等。
一方面，這類機器人大多不需要侵入人體（相對手術機器人而言），研發更靈活，人機接觸方式更偏向柔性；另一方面，康復及護理模式多樣，所需的康復及護理機器人功能也各不相同。無論是從產品需求角度，還是產業培育角度，康復及護理機器人都有著廣闊的發展前景。
未來康復及護理機器人的的創新點有很多，包括：
- 更自然的“人-機-環”交互方式。在語音、姿態、腦/肌電信號等交互方式基礎之上，將出現更多的基於人體生理信號和本體感知的交互機制、手段和器件；
- “剛-柔-軟”融合的仿生機構。藉助三維打印、仿生材料、微機電等技術，創新更多的個性化、智能化的康復/護理機器人裝置。
隨著技術的不斷髮展，未來康復及護理機器人能夠在包括殘障患者的康復訓練和功能代償、老年人和嬰幼兒的日常護理和情感照護、患者術後的康復及護理等多方面發揮自己的作用。
醫療機器人的標準化發展
2019年，醫療機器人的標準化建設取得重要突破。
2019年，北京積水潭醫院牽頭制定的骨科導航手術指南被“國際計算機輔助骨科手術學會”接受為國際指南，是我國在該領域的一個重要突破。
國際上，ISO/TC299（機器人標準化技術委員會）在7月份發佈了兩項有關醫療機器人的標準IEC 80601-2-77:2019和IEC 80601-2-78:2019，分別規定了手術機器人和康復機器人的基礎安全性和基本性能的要求細則，對未來醫療機器人的發展提供了非常重要的參考基準。
2020醫療機器人發展方向
根據2019年的醫療機器人的發展成功，劉文勇教授總結了2020年醫療機器人發展和突破的方向。
未來將會出現更多的用於醫學緊急救援的醫療機器人系統。在此次新冠肺炎疫情的背景下，防疫機器人受到了廣泛關注。它們能夠進入汙染區域，代替醫生進行高風險的、長期的醫學救治服務，比如：醫院導診、汙染區域消殺、患者的樣本採集/轉運/手術治療等等。
在這次疫情期間，由鍾南山院士團隊與中科院瀋陽自動化所研製的智能化咽拭子採樣機器人，在首期20例患者的臨床試驗中實現了對受試者的有效採樣且採樣力度均勻，一次成功率達到了95%，有效避免了醫務人員感染、提升樣本採集的規範性、保證標本質量。
“臨床數據驅動”將成為醫療機器人技術創新的重要原動力。醫學大數據和人工智能技術將進一步深入醫療機器人從路徑規劃、動作執行到效果評估的各個階段，從而提升醫療機器人系統的智能化程度和工作效能。
遠程手術技術得到進一步推廣。這首先歸功於日漸完善的5G通訊網絡，也得益於遠程手術方案的持續變革和完善。
機器人輔助下的智能康復和虛擬康復理念將得到實踐。新型交互機構、醫學物聯網、虛擬現實、人工智能、智能材料等多技術的融合，有望為康復臨床提供多樣化的機器人輔助康復治療新手段。
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