《医疗机器人》PPT课件.ppt

医疗机器人,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,医疗机器人,退 出,2,1、什么是医疗机器人？,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。,医疗机器人,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。,医疗机器人,退 出,5,2、医疗机器人的分类作用,医疗机器人,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,医疗机器人,退 出,7,2)：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。,医疗机器人,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）。,医疗机器人,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：,医疗机器人,退 出,10,1）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,医疗机器人,退 出,采血机器人,11,2）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,医疗机器人,退 出,12,3）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。,医疗机器人,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,医疗机器人,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。,医疗机器人,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。,医疗机器人,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,医疗机器人,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。,医疗机器人,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。,医疗机器人,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,医疗机器人,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。,医疗机器人,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。,医疗机器人,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。,医疗机器人,退 出,23,3、研究医疗机器人的 意义,医疗机器人,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。,医疗机器人,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。,医疗机器人,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。,医疗机器人,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。,医疗机器人,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。,医疗机器人,退 出,29,4、医疗机器人的研究 现状和进展情况,医疗机器人,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。,医疗机器人,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,医疗机器人,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computer motion公司研究的一台声控腹腔镜自动“扶手”AESOP(伊索机器人)，并于1997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。,医疗机器人,退 出,33,1998年，computer motion公司研制的Zeus（宙斯机器人）系统，intuitive surgical公司研制的da Vinci（达芬奇机器人）和endovia公司研制的laprotek系统分别获得成功。,医疗机器人,退 出,34,2001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。,医疗机器人,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。,医疗机器人,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。,医疗机器人,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2002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。,医疗机器人,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Tolfa Corporation公司开发的DEVAR系统，英国Oxiford Intelligent Machines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。,医疗机器人,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Scoula SuperloreS.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。,医疗机器人,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,医疗机器人,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。,医疗机器人,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。,医疗机器人,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Pievve Rabiscchong教授和他领导的研究小组开发的Active Orthesis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走的梦想.,44,医疗机器人,退 出,对于救援机器人的发展最早是在2003年，当时国际救援系统研究所在日本政府的资助下开发出了一批可以在废墟上爬行，飞行，和跳跃的救援机器人，但是仅仅是些体积较小的机器人，这些机器人一般装备有短波摄像头及感应器。 在2004年国际救援系统研究所研制出了大型救援机器人“T-52En ryu”能轻松的挪开变形的汽车和坍塌的建筑物等障碍。,医疗机器人,退 出,45,2007年，美国Vecna公司研发除了战场救援机器人“VECNAS BEAR”，这个机器人身上采用液压伸缩装置，底部采用履带式驱动系统，装备了测速仪和螺旋仪，来监控身体一动，并探测身体是否失去平衡；电脑控制发动机能够随时调整下肢动作，从而有效地防止了他的摔倒。 “VECNA's BEAR”的双腿和双脚都装有履带，从而能在崎岖道路或楼梯上自如行驶。它的臀部、膝盖和脚部还有轮子，在平滑地面上，它可以转换到两个轮子的行驶模式，行动更加快捷。它还能灵活地转换多种姿势，以适应不同路况。 VECNA'sBEAR身手敏捷，能够担负普通人无法担负的任务，可以抱起受伤士兵送往后方安全地带，其行走时间长达50 min。,医疗机器人,退 出,46,同时也在2 0 0 7年，燕山大学王洪波教授和日本F u m i o Kasagami教授共同研制出“C-Pam”转运机器人，采用接触点相对静止技术，整个床板分为四个独立的部分，控制四个部分不同的运动速度可以在一定的范围内调节床板的角度，每个部分又分为上下两层，每层由金属板支撑，金属板上又被特殊材料做成的环形带包裹着，每层都有一个电机，电机带动环形带旋转，通过控制上下两层电机的运动方向和速度，就可以实现床板的行走，而且，只要与患者身体接触了的部分就会处于相对静止的状态，不需移动患者身体的任何部分，患者就会被移动到床板上,医疗机器人,退 出,47,瑞士洛桑大学研制出一种脑外科手术机器人.手术时患者的头部被固定在一个钢制框架内.医生通过CT观察病人颅内情况,并将有关的手术数据输入到控制机器人的计算机中,计算机自动识别脑中的病变，并规划出通往病灶的途径，根据医生的指令，完成病人头部的皮肤切开、在头盖骨上钻孔、刺穿脑膜等工作。微型仪器从2毫米粗的导管中伸入到病变部位进行手术，这台机器人系统能切除脑肿瘤、能用放射性光束杀死脑中的癌细胞，还能用导管破坏帕金森病患者脑中的有病细胞,医疗机器人,退 出,48,目前，医疗机器人的实际应用主要集中在外科手术领域 机器人做手术十分精确,一个神经外科大夫的误差精度能达到2毫米,而机器人的精度可以很容易的达到微米级,在追求精确和安全的今天，其好处是不言而喻的，因此得到了广泛的研究和应用 目前已经商品化的产品包括前面提到的TOBODOC、AESOP、ZEUS和Da vinci等系统，在各种外科手术中得到了广泛的应用。如TOBODOC辅助外科手术系统在德国、澳大利亚、西班牙、法国、英国、瑞士、中东、日本、韩国、印度等多个国家和地区都有应用，在日本大学和医院里就有7台，而在世界范围内有近500台AESOP机器人在MIS中得到应用，每年完成数万例手术，ZEUS系统在美国和欧洲的应用也十分广泛,医疗机器人,退 出,49,随着技术的发展!机器人将向医疗的各个领域渗透!将涵盖包括外科手术、医院服务、助残、家庭看护和康复等的所有层面，开创临床医学的新天地 各种新型医用机器人机构、新型手术工具、医学图像采集和处理技术、远程信息传输技术、智能传感器、智能轮椅、智能康复设备及其它相关技术等仍是研究热点。,50,医疗机器人,退 出,此外，用于人体可视化建模和仿真，提供更好的了解人体生理组织和结构的生物机器人（Biorobotics）将得到更深入的发展 值得注意的是，随着微型机电技术MEMS的不断深入发展!研究微小型机器人甚至纳米机器人已经不再是梦想，并具有很好的发展前景，它可以直接进入人体器官内部进行工作，完成组织取样、疏通血管、药物放置、细胞操作等普通医疗技术和手段无法完成的工作,51,医疗机器人,退 出,国外目前正在研制和开发体内自主行走式诊断治疗、体内微细手术、体内药物直接投放微形外科手术机器人，这种机器人由医生用注射器将其推入人体内部!然后由该系统所携带的微生物传感器对人体组织进行检测，并把信号传送到系统信息处理中心进行分析处理，当发现有病变组织时，控制中心即发出信号，由微型手术机器人对病变组织进行直接手术治疗和药物注射治疗,52,退 出,医疗机器人,瑞典科学家研制的一种由多层聚合物和黄金制成的微型机器人，只有0.5mm长，0.25mm宽，外形类似人的手臂，其肘部和腕部很灵活，有24个指，这种微型机器人能拿起肉眼看不见的玻璃球!并能移动单个细胞或捕捉细菌 科学家希望这种微型医用机器人能在血液、尿液和细胞介质中工作，捕捉和移动单个细胞，并成为微型手术器械,53,医疗机器人,退 出,哈尔滨工业大学机器人研究所研制成功纳米级精密定位系统，在这个系统支持下的纳米级高精密微驱动机器人，能对细胞和染色体进行“显微手术”并能在微电子、精密加工、光学微调整、通讯光纤对接等精度要求较高的领域一显身手。 纽约大学的一个实验室也制造出一个纳米级机器人。研究人员认为：将来，纳米级机器人可在人体微观世界行走，随时清除人体中的一切有害物质，修复损坏的基因，激活细胞能量，使人不仅仅保持健康，而且延长寿命，可以说，微小型和纳米机器人的发展前景是无可限量的,54,医疗机器人,退 出,据日本药事工业生产动态统计年报统计，1998年日本国内医疗器械生产额约为15000亿日元，其中计算机体层扫描、核磁共振和超声波诊断装置等图像诊断设备占首位，约达3000亿日元（含进口部分达3800亿日元），腔镜等诊断器械占第7位，约达900亿日元（含进口部分达950亿日元），而高频手术刀等手术用器械占第16位，约达180亿日元（含进口部分达430亿日元）。从上述数据可以看出，在日本国内能够代替医生眼睛进行诊断的医疗装置发展速度较快，而能够代替医生手臂进行医疗的器械发展相对落后。所以，发展和应用医疗机器人势在必行。 据日本机器人工业会对机器人产业的市场预测表明，今后医疗与社会福利领域作为应用机器人的五大重要领域之一将倍受重视。另据日本科学技术政策研究所预测，到2017年在医疗领域使用微型机器和机器人的手术将超过全部医疗手术的一半。,医疗机器人,退 出,55,5、医疗机器人应用图 片展,56,医疗机器人,退 出,1.爬行摄像胶囊 按照设计，这个机器人可携带摄像机，通过有弹性的“腿”爬进患者的消化道，替代传统内窥镜进行检查。它可用来检查食管、胃和十二指肠内部的损伤或溃疡情况，由意大利圣安娜高等学校的CRIM实验室开发。,医疗机器人,退 出,57,2.游动摄像胶囊 这款摄像胶囊由微型螺旋桨驱动，也设计用于检查人体消化系统。在被患者从嘴里吞服下以后，它会“游动”检查医生所怀疑的区域。,医疗机器人,退 出,58,3.远程诊断 医生正通过RP-7医疗机器人向护士询问患者病情。这款机器人与听诊器、耳镜和超声扫描仪相连接，还有一个相机和一个屏幕，使患者和远方的医生都能看到对方，从而使医生可以最大限度地像亲临现场一样进行诊疗。,医疗机器人,退 出,59,4.肌肉机器人 RI-MAN机器人是 由日本名古屋理研 生物模拟控制研究 中心开发的医用搬 运工模型。它不仅 有柔软、安全的外 型，手臂和躯体上 还有触觉感受器， 使它能小心翼翼地抱起或搬动患者。从长远来看，RI-MAN机器人能取代护工去照顾老人或体弱多病者。,医疗机器人,退 出,60,5.摄影机器人 在微创手术(即“锁孔手术”)中，摄影机器人FreeHand可以让外科医生运用头和脚来控制腹腔镜相机。这意味着他们可以腾出手来做手术。,医疗机器人,退 出,61,6.吞服式机器人 患者可将一块块的 ARES机器人(即 配腔内手术系统 ”)吞入腹中， 或由医生通过自 然开口将其一块 块插入人体，接 着，它们会在体 内自行组装。这 样一来，外科医生在少切口或根本不用切口的情况下也能对患者进行手术。患者要吞服15块不同的机器人组件，后者进入体内受损部位。一旦到达指定位置，机器人组件就会组装成一个能够实施手术的较大工具。,医疗机器人,退 出,62,7.结肠诊疗机器人 Endotics结肠诊疗机器人利用钳子和扩充器自行拉动在肠道内移动，而不需要像常规结肠镜那样由医生将其推入患者体内。Endotics机器人对肠壁施加的压力更小，从而减轻了患者的不适感。机器人的移动方式是受尺蠖毛虫的启发。,医疗机器人,退 出,63,8.超微机器人 帮助采血，做手术，钻入血管清除垃圾。并且实施复杂的手术。,医疗机器人,退 出,64,美国科研人员研发出一种微型纳米粒子，可以通过患者的血流进入肿瘤，然后释放出药物，关掉一种非常重要的癌症基因进而杀死肿瘤细胞纳米机器人利用纳米技术制成一种由铁传递蛋白覆盖的微型聚合物机器人，这种机器人可以找到很多不同类型的肿瘤的受体或分子入口，一旦粒子发现癌细胞，并进入其内部，它们就会分解，释放出药物。,退 出,医疗机器人,65,da Vinci 系统是世界上首套可以正式在医院手术室中使用的医用机器人手术器械，并已获得欧洲认证和美国认证。 该系统的构成包括： 一台三维视像系统的外科医生控制台； 三支可定位及精确地操控内窥镜的机械臂； 内窥镜抓持手等设备。 下面我们就来介绍一下da Vinci机器人,退 出,医疗机器人,66,这是以达芬奇机器人为代表的手术机器人的整个手术操纵进行平面图：,退 出,医疗机器人,67,这是医生再利用达芬奇机器人给病人做手术：,医疗机器人,退 出,68,这是达芬奇机器人的正面图片：,医疗机器人,退 出,69,这是达芬奇机器人的机械手和机械臂，它共有4个机械手臂，抓持手是仿照人类手腕设计的机械手，可转动，能够做抛掷、摆动、紧握等动作。共有7个自由度，可完成人手不能完成的很多高难度动作，大大增加了手术可覆盖的区域。,退 出,70,医疗机器人,手术中，医生坐在控制台前，通过观察计算机画面上被放大10倍的病人体内组织的三维影像，操作控制杆来完成手术，并可模拟医生的手部动作。,医疗机器人,退 出,71,这是达芬奇机器人的控制台：,医疗机器人,退 出,72,这是达芬奇机器人的操作手柄，在操作时用力要轻柔，否则会出现操作中断现象。,医疗机器人,退 出,73,这是达芬奇机器人的目镜，计算机画面上被放大10倍的病人体内组织的三维影像,医疗机器人,退 出,74,这是达芬奇机器人的脚踏控制板，从左至右依次为： CLUTC：再不活动机械臂的情况下可自由操作手柄位置，以方便操作 CAMERA：可以调整腹腔镜位置 空白：电切 ：电凝,医疗机器人,退 出,75,将腹腔镜装载机械臂上,医疗机器人,退 出,76,达芬奇机器人所用的腹腔镜要比普通的腹腔镜大,由于时间关系，关于（宙斯）机器人就不多讲了，这里之举一个例子来说明它的强大之处：年美国 公司在其研制的语音控制外科手术机器人（伊索）的基础之上开发出了（宙斯）机器人。 机器人有个机械手臂，一个用来监控内窥镜位置，其他两个用来定位。其共有个自由度，个用于姿态调整，个用于优化，个姿态自由度控制中，各有电机驱动，另两个无动力,医疗机器人,退 出,77,年月日，法国医生雅克·马雷斯科领导的来自消化系统癌症研究学会的一个医疗小组在美国纽约为远在法国斯特拉斯堡的病人进行了胆囊摘除手术，这次被命名为“林白手术”的超远程（跨越公里），遥控手术由法国电信公司提供专用网络通讯支持，成功地将远程信号反馈的时间降低为毫秒（一般毫秒内时间延时可以接受，毫秒内为安全延时），医生在美国纽约通过网络远程遥控在法国手术室中的宙斯医用机器人首先把装有微型光纤摄像头的内窥镜导入病人的腹部!然后使用解剖刀和镊子摘除了可疑的胆囊组织，整个手术仅耗时分钟，并且十分成功。,医疗机器人,退 出,78,下面是咱们国家的远程机器人手术： 咱们全国首台机器人异地遥控手术，在北京海军总医院和沈阳之间进行，两地之间相隔公里，上午点整脑部手术开始，点，机器人成功从病人脑中抽出毫升血液，点分手术成功完成。整个过程的延时为秒钟。（和刚才的公里毫秒的延时相比）,医疗机器人,退 出,79,6、医疗机器人的研究 难点及其克服,医疗机器人,退 出,80,外科手术机器人的研究涉及众多领域的知识，关键技术包括：手术机器人、医学三维图像建模技术、虚拟手术仿真技术、遥操作网络传输技术等。,退 出,医疗机器人,81,对于手术机器人 1.要求选择合适的机构形式，串联机构由于运动范围大、动作灵巧；并联机构由于结构紧凑、刚性好、精度高、运动范围小. 将串、并联结合，是未来医用机器人机构发展的一个趋势! 2.小型化，结构紧凑，便于安装和维修。 3.据实际要求可以选择有动力或无动力，无动力一般用于手术导航或定位，同时具有较高的安全性。 4.符合医生的操作习惯， 设计前应充分了解手术过程，各机构适合手术的特点，便于操作。 5.方便消毒，保证系统的安全性。,退 出,医疗机器人,82,医学三维图像建模技术 基于x-RAY、CT、M、 等医学图像进行 建模，并基于 图像进行标定和手术规划是医疗机器人的又一关键技术，计算机利用这些图像信息进行三维图像重建，为外科医生进行手术模拟、手术导航、手术定位、制定手术方案提供客观、准确、直观、科学的信息! 同时由于这些图像信息具有准确性和可靠性，也被作为医疗机器人、特别是手术支援机器人的控制信息源,医疗机器人,退 出,83,虚拟手术仿真技术 在临床上不经任何检测而直接应用机器人进行手术的风险性非常高， 最好的检测方法就是建立一套虚拟手术仿真系统，按照手术策略在计算机上形象化地预演整个手术过程，不断地发现不足，纠正错误，直到仿真效果达到预期目标时再进行真正的手术操作,医疗机器人,退 出,84,医疗机器人,遥操作网络传输技术 （）实时性问题 机器人远程外科手术系统应有临场感等反馈功能，目前，最主要问题在于网络延时造成的控制指令与机器人做出反应之间存在的时间差，这样的问题也同时存在于医生看到反馈的视频画面和感受反馈力的时候， 控制滞后过久，或者电视画面、力反馈出现不同步都会破坏医生的同步感，增加手术的危险性 （）通信协议。有和两种，协议不会发生数据包丢失问题但是有不确定的时延问题，克服了的缺陷但是却容易造成数据丢失。,退 出,85,（） 控制策略 除了提高网络带宽和协议性能，还可以在控制层面上应用一些方法来改善数据传输质量，如直接控制、监督控制、预测显示控制、基于事件的智能控制、无源性及耗散理论等。,医疗机器人,退 出,86,未来发展趋势,医疗机器人,退 出,87,随着技术的发展，机器人将向医疗行业的各个领域渗透，将涵盖包括外科手术、医院服务、助残、家庭看护和康复等的所有层面，开创临床医学的新天地，如各种类型的手术机器人、机器人手术专用工具、医院服务自主车辆系统、虚拟培训系统、智能轮椅、智能康复设备等! 另外，随着微型机电技术（）的不断深入发展，微小型机器人的发展也具有很好的应用前景，它可以直接进入人体器官内部进行手术和其他工作，如完成组织取样、疏通血管、检测、药物放置、细胞捕捉等工作， 此外，纳米级的机器人和生物机器人也将成为现实，在生物科技上发挥重要的作用。,医疗机器人,退 出,88,谢谢观赏，再见,医疗机器人,退 出,89,