医疗机器人-PPT课件

医疗机器人1医疗机器人1、医疗机器人的定义。（什么是医疗机器人？）2、医疗机器人的分类和作用3、研究医疗机器人的意义4、医疗机器人的研究现状和进展情况5、现代医疗机器人应用图片展（宙斯医疗机器人，达芬奇医疗机器人）6、医疗机器人的研究难点及其克服7、未来发展趋势退出21、什么是医疗机器人？3机器人：“一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。”（美国机器人协会）医疗机器人：医疗机器人是多学科研究和发展的成果，是指被应用在诊断、治疗、康复、护理和功能辅助等诸多医学领域的机器人，它具有机器人的一般特性和自我立即控制特性。退出4医疗机器人技术：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。退出52、医疗机器人的分类作用退出6机器人在应用上有两个突出的特点：1）：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退出72)：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。退出8对于医疗机器人首先：它作为机器人的一种，他同样具有上述特点（代人劳动以及代替人进行一些高精细或者强度大脏乱差的活动）。退出9其次：但是在此之外医疗机器人他还有许多自身所特有的功能和特性。例如以下几点：退出101）医疗机器人起作用对象是人，人体以及医疗器械，因此其材料选择和结构设计必须以易消毒灭菌为前提，安全可靠无辐射，如这个退出采血机器人112）以为以人作为作业对象，性能必须满足对情况变化的适应性，以及机器人自身作业必须具有柔性退出123）医疗机器人自身应该具有扩展功能的接口，如其与其他医疗及其任何医疗器械的预留通用接口，包括信息通讯接口，人际交流接口，临床辅助器材接口等。退出13基于上述特点，医疗机器人可以进一步细分为：•手术机器人•康复机器人•护理机器人•救援机器人•转运机器人退出14•手术机器人特点及作用：自身选位准确，动作精细，避免病人感染，手术机器人可以有效地防止医生手术时手部的抖动带来的危险，减少了手术者的疲劳，增加了精细操作的能力，从而提高了手术的安全性，并且实现远程会诊和医疗。退出15应用举例：例如血管缝合手术中，人工很难实现1mm一下的血管缝合，但是如果使用手术机器人进行则可以达到小于0.1mm的精度，手术机器人进行手术，避免了医生直接接触患者血液，大大的减少了医生及患者感染的危险。并且手术机器人也有很早的发展历史，1994年第一台商业化手术机器人就在美国诞生了。到目前手术机器人已经不仅可以用来完成普外科手术，还可以用来完成脑神经外科，心脏修复，胆囊摘除以及泌尿科和整形外科等方面的手术。退出16•康复机器人分辅助性和治疗康复型机器人两种辅助性康复机器人：用来帮助老人和残疾人更好的适应日常生活和工作，部分的补偿了他们的弱化的机体功能。按工作方式又可分为以下4种：1.工作站型康复机器人2.移动护理类康复机器人3.基于轮椅的康复机器人4.增强肢体功能的康复机器人治疗型康复机器人：用来帮助患者恢复机体功能退出17对于康复机器人的研究，目前主要集中于康复机械手，智能轮椅，和医疗性康复机器人等几个方面。康复机械手主要按转载一个固定的控制平台上，也可以安装在轮椅上，但是安装在后者上是会导致机械手刚性和抓起精度的降低。这种机械手系统一般由视觉，运动，传感，导航及系统控制组成。退出18•护理机器人作用：护理机器人是一款用来辅助护士完成护理工作，如病人翻身、更换床单等护理，以及食物，药物，医疗器械，病志的传送和投递，与病人对话，提供数据和影像支持等工作的机器人。退出19护理机器人的特点：人机接口的柔顺性以及端点阻抗的可控性要求比较高。这类机器人一般采用蓄电池供电，因此要不断的提高能量的利用率，以延长其工作时间，并且这类机器人行走和停靠要平稳，转向半径要小，适合在狭窄的空间工作；其机械手要有力学反馈，可用适度的力将物体抓起或托起，可以图像识别，有自主导航和具有一定的判断能力让机器人在一些无人条件下执行一些简单任务，还有人机交互方面，让机器人有更人性化的操作界面，能理解人的语言，手势和身体语言等从而能更好的理解操作人员的意图退出20•救援机器人救援机器人主要担任危险条件下的救援工作，在火灾，地震和战场等各种场合下迅速安全的将伤员救出。退出21救援机器人的特点：救援机器人要工作与复杂的现场环境中，因此其结构要简单紧凑，运动要灵活还要有足够的动力足以克服障碍把伤病员移到安全的地带，动力来源与蓄电池的救援机器人，其设计要尽量减少不必要的功率损耗，救援机器人还必须要有规避障碍和导航的能力，在人不能为其提供指令和引导的恶劣环境下，能做出正确的选择，这种机器人必定是集多种传感器于一身，并且能对伤病员是否活着进行判断。这类机器人最好具有一定的应急能力，如供氧，解毒和药物注射等。退出22•转运机器人作用：转运机器人主要用于危病重患者的特殊体检、挪动、转床、手术和麻醉前后的接送和战场伤病员的后送，避免伤病员的再受伤。特点：转运机器人在保证患者无痛转移的前提下，还要求已消毒灭菌，行走灵活，控制简单，安全可靠，自动化程度好，并具有一定的智能型。退出233、研究医疗机器人的意义退出24基于以上介绍的医疗机器人在手术、医疗、护理、救援和转运等方面的众多特点和作用，因此发展医疗机器人对医疗的现代化和科技化有着重要意义。退出25首先，机器人手术无疑是对传统外科手术的一个挑战，它标志着人类也许就要跨进一个崭新的医学新时代，将要掀起继微创外科以来的又一次新技术革命的浪潮。现代高科技的不断飞跃发展，计算机技术、精密机械技术、远程通讯技术和现代医学知识的结合，将开创一个机器人医疗的新世纪。可以认为，它带来的不仅是医学外科技术上的飞跃，而且是医学伦理学和人类社会观念的巨变。退出26例如：医疗机器人运用机器人能够代替人类工作，代替人进行简单的重复劳动，和扩展人类的能力，做人很难进行的高细微精密的作业，以及超高速作业等。并且，还有其自身的选位准确、动作精细、避免病人感染等特点。带来医学领域的重大发展，譬如其在血管缝合技术上的精细化发展。退出27还有，腔镜手术支援机器人可以保证在不用剖腹的情况下，只要在患者腹部开几个很小的伤口，插入腔镜和手术钳，边看腔镜的画面边做腹内手术。这是一种低侵袭手术，对患者来说这种手术具有刀口小，恢复快、医疗费低等特点。退出28再譬如：以实现低侵袭手术为目的，一些企业和研究机构开始合作研究机器人手术钳。这是一种应用遥控型机器人技术的高性能的手术钳。为了实现手术钳灵巧而自由地改变作业方向，研究人员在手术上安装了多节机械关节，再通过操作系统和作业功能系统，把操作功能和作业功能合为一体。这种系统还可以和以往的手术机械并用，动作范围大、时间短的手术由外科医生直接做，而对动作范围狭窄而细微的作业，则用机器人手术钳去完成。退出294、医疗机器人的研究现状和进展情况退出30随着科技的不断进步，医疗领域的现代化步伐也在进一步的加大，机器人在医疗领域的应用更是进一步的得到了长足的发展，并且由于医疗机器人的不断广发应用，也进一步促进了医疗事业的更快的发展。退出31早在1972年就有人提出开发医疗用遥控机器人的设想，但在当时人们普遍认为这是个相对遥远的问题。然而，随着原子能领域、宇宙开发领域的遥控机器人技术的发展以及虚拟现实技术的出现，医疗领域也出现了开发医用机器人的热潮。32在1994年时就出现了第一台商业化的手术机器人，它是由美国computermotion公司研究的一台声控腹腔镜自动“扶手”AESOP(伊索机器人)，并于2019年3月在比利时布鲁塞尔的一家医院完成了第一例腹腔镜手术——胆囊切除。退出332019年，computermotion公司研制的Zeus（宙斯机器人）系统，intuitivesurgical公司研制的daVinci（达芬奇机器人）和endovia公司研制的laprotek系统分别获得成功。退出342019年9月，Zeus（宙斯机器人）跨过大西洋，从美国纽约到法国斯特拉斯堡，首次成功实现了机器人腹腔镜胆囊切除手术。目前手术机器人不仅完成了普外科，还有脑神经外科，心脏修复，胆囊摘除，人工关节置换手术，泌尿科和整形外科等方面的手术。退出35近些年，心脏手术机器人、腔镜手术支援机器人和机器人手术钳的开发已经到了成熟阶段，它们的应用也颇受人们的关注。心脏手术机器人属于遥控型机器人的一种。退出36最早的遥控型机器人出现于1948年的美国，是用来处理放射性物质而开发的，后来被广泛应用于原子能工业。目前，在一些重点的核电站都装备了遥控操作的防灾机器人。后来在1972年就有人提出把这种遥控机器人应用于医疗领域了。退出37在咱们国内，海军总医院和北航机器人研究所已经共同开发出了智能化远程外科手术系统，被称为“遥控操作远程机器人”，并且这种机器人已经于2019年在海军总医院首次成功的给一位脑肿瘤患者做了立体定向活检手术，专家通过电脑网络接收病人信息，分析病人CT影像，从而进行手术规划，然后遥控操作手术室内的机器人开始手术，机器人分析专家的指令，自动搜索手术位置，并需素锁定立体穿刺的路径。手术只进行了20分钟就成功结束了。退出38关于康复机器人最早也是出现在20世纪60年代的欧洲。有早期法国CEA公司开发的MASTER系统，美国TolfaCorporation公司开发的DEVAR系统，英国OxifordIntelligentMachines开发的RAID系统，但是他们的机械手都安装在一个彻底固化的控制平台上，仅仅只能在固定的空间内操作。后来美国一家公司的MOVAR系统和意大利的URMAD系统的机械手是安装在轮椅上，因轮椅的移动而扩大了机械手的操作范围，但是却降低了机械手的刚性和抓取精度。退出39关于康复机器人的进展，日本东京大学的S.Tachi教授在MIT日本实验室开发了一个移动康复式机器人MEILDOG，而后欧洲ScoulaSuperloreS.Annm实验室的一个开发小组，在URMAD系统的基础之上开发了MOVAID系统，此系统具有自由避障功能，操作者还可以随时实时监控和干预机器人的动作，此机器人可以帮助病人完成食物加热，厨房打扫，床铺整理等工作。退出40•在欧洲(目前致力于开发具有部分自主行为的轮椅(意大利的TGRS.R.L公司生产了一种结合轮椅与小车结构的智能轮椅叫Explorer(在欧洲SPRINT-IMMEDIATE计划中修改为MANUS),它不仅能在规则的地形下行走(而且可以上下楼梯.•关于此方面机器人发展的最新方向的是美国费城Pennsylvania大学的P.Wellman等人设计的智能轮椅,在这个设计里,一个移动的车辆上还包含了两个可以作为手和臂工作的机械手41退出智能轮椅此项设计将智能机器人的技术应用于电动轮椅上，融合了传感技术，机器视觉，机器人导航定位，模式识别，及人机交互等先进的技术，强调人机互动和接口的自适应性。退出42日本机械工程研究所开发的“MELKONG”护理机器人，专门用来照顾那些不便走动的病人，该机器人可以轻松而平稳地将人从病床上托起。并将其送往卫生间，浴室或餐厅，白天该机器人有护士操纵，在夜间，病人可以通过操纵手中的手柄进行控制。后来日本三菱公司还推出了一项在“MELKONG”基础上改进的传输车辆。退出43由于腿式轮椅先天具有全方向运动的能力,在不同的地形或恶劣的环境下都能工作而允许重构（在静止时，一个腿可以作为操作手来用）完成简单的接取物体或开门等动作，也得到了一定的发展，最具有创意的是法国PievveRabiscchong教授和他领导的研究小组开发的ActiveOrthesis系统,在下肢肌肉中植入电极,增加自然状态行走时的生理模式刺激,以实现残疾人自然行