新火種
2023-12-14 
手無力患者也能搓麻將打游戲，“幕后玩家”竟是醫(yī)療機(jī)器人
一個手部無力的老人，還能不能坐回麻將桌來一把“血戰(zhàn)到底”？一個半身偏癱的中年人，如何恢復(fù)日常活動能力，甚至重返工作崗位？
在社會老齡化和醫(yī)療資源下沉的浪潮中，利用好人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)，讓更多人以盡可能低的門檻形式，獲取權(quán)威的醫(yī)療服務(wù)，成為了健康衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展的未來之路。
對于華西醫(yī)療機(jī)器人研究院來說，這條路是一個“創(chuàng)意+臨床”的融合之路。作為四川大學(xué)華西醫(yī)院的產(chǎn)業(yè)代表，華西醫(yī)療機(jī)器人研究院是西部第一批集“產(chǎn)教研”于一體的機(jī)構(gòu)，也是首批獲得“岷山計劃”扶持的機(jī)構(gòu)。以一線醫(yī)生的需求為出發(fā)點(diǎn)，工程師將想法設(shè)計成醫(yī)療機(jī)器人，然后推廣到臨床試驗(yàn)中。
特別的是，這些機(jī)器人家用屬性極強(qiáng)——適合居家康復(fù)的外骨骼、有“馬里奧闖關(guān)”游戲體驗(yàn)的上肢綜合健康站、模擬生活物品真實(shí)手感的手部康復(fù)機(jī)器人……展現(xiàn)著“連接+計算”對大眾之價值，勾勒年輕從業(yè)者對促進(jìn)醫(yī)療資源下放的思考。
▲華西醫(yī)療機(jī)器人研究中心
在趣味游戲中完成訓(xùn)練
讓康復(fù)過程不再“枯燥”
一路吃金幣、躲避怪物的闖關(guān)小游戲，可謂是老少皆宜、承載童年回憶的經(jīng)典存在。除了人類喜歡，機(jī)器人也開始玩起來了。
上肢綜合健康站，是華西醫(yī)療機(jī)器人研究院邏輯生命項(xiàng)目的一款上肢訓(xùn)練機(jī)器人，適用于腦卒中、外傷、肌骨退行性病變等疾病引起的上肢功能障礙。設(shè)備可以連接平板電腦、智能電視等，使用者通過手柄控制，就可在屏幕中開啟一場“跑酷”游戲。
選擇“逆流征服者”模式后，在滿是金幣和潮汐的海洋中，使用者滑動手柄駕駛潛水艇，避開有毒魚類，克服洋流阻力，吃到金幣。與一般游戲不同的是，即便手部沒有力量，手柄可以自行運(yùn)動，為使用者助力。
當(dāng)康復(fù)進(jìn)入下一階段，手部力量恢復(fù)后，手柄會轉(zhuǎn)而產(chǎn)生阻力，讓手臂肌肉進(jìn)行對抗，達(dá)到進(jìn)一步鍛煉的目的。阻力對應(yīng)游戲中的水流強(qiáng)度，使用者會有真實(shí)的“乘風(fēng)破浪”感。
開始游戲前，使用者需要先在設(shè)備上完成肌肉評估，測試肌肉運(yùn)動范圍、力量、速度等參數(shù)，以便“私人定制”最合適的擬真環(huán)境力學(xué)參數(shù)。
“醫(yī)院使用的上肢康復(fù)儀價格可以達(dá)到20-30萬元，這款產(chǎn)品的體積更小，價格在1萬元以下，更適合社區(qū)醫(yī)院、養(yǎng)老機(jī)構(gòu)或者家庭使用。”華西醫(yī)療機(jī)器人研究院邏輯生命項(xiàng)目總監(jiān)張?zhí)┞越榻B，由于康復(fù)過程較為漫長，患者出院后，家庭往往是長期護(hù)理的主陣地。“醫(yī)院的大型康復(fù)儀器人均數(shù)量少，患者常常要排隊，我們的產(chǎn)品可以減輕醫(yī)療資源中心化的現(xiàn)象。”
他表示，游戲可以增強(qiáng)患者的康復(fù)意愿，而家庭的使用場景，加強(qiáng)了家庭成員之間的交流。啟動聯(lián)機(jī)模式后，家人可以跟患者一起“打游戲”，對于手受傷的小朋友，過程充滿了趣味，對于老人而言，更是一種陪伴。
用機(jī)械手“搓麻將”
生活化設(shè)計幫助患者重返真實(shí)生活
張?zhí)┞缘难邪l(fā)團(tuán)隊，是華西醫(yī)療機(jī)器人研究院中最年輕的一支，平均年齡27歲。他們擁有多元的背景，張?zhí)┞跃驮?jīng)在互聯(lián)網(wǎng)大廠工作多年，從事大數(shù)據(jù)產(chǎn)品研發(fā)。
或許正是這樣的互聯(lián)網(wǎng)思維，讓他們更注重優(yōu)化用戶體驗(yàn)。康復(fù)過程中有許多重復(fù)動作，患者容易感到乏味，因此他們增加了許多生活化、趣味化的元素。
團(tuán)隊研發(fā)的一款手部康復(fù)機(jī)器人，可以如手套一樣佩戴在手部，外側(cè)的機(jī)械骨骼帶動手完成拿捏、抓握等動作，適合手部失去活動能力的患者。有意思的是，這款手套可以和網(wǎng)絡(luò)麻將相結(jié)合——在網(wǎng)絡(luò)麻將中出牌時，手套的傳感器感知到手部的行為意圖，將準(zhǔn)確帶領(lǐng)手完成一系列抓握動作，還原真實(shí)打牌體驗(yàn)。
張?zhí)┞越榻B，團(tuán)隊正在研發(fā)鏡像療法，例如右手功能障礙時，利用健康的左手做出打牌的動作，右手的外骨骼就可以讓右手精準(zhǔn)復(fù)刻這一動作，這一對稱訓(xùn)練，對腦和手的神經(jīng)元連接十分有利。
“傳統(tǒng)的外骨骼，很大的一個痛點(diǎn)是缺乏實(shí)際觸感，抓握東西時沒知覺，也沒有輕重。”張?zhí)┞哉f，產(chǎn)品的一大創(chuàng)新是通過調(diào)整算法，等抓力到達(dá)一定閾值時就會產(chǎn)生阻力，阻礙運(yùn)動，還原真實(shí)觸感。無論是雞蛋的輕薄外殼，或者礦泉水瓶捏扁的感覺，還是毛巾的柔軟質(zhì)地，都能一一還原。
“康復(fù)的最終目的是回歸生活，因此我們模擬了很多日常物品的觸感，患者做完康復(fù)訓(xùn)練后，就能迅速返回實(shí)際生活。”張?zhí)┞哉f，在互聯(lián)網(wǎng)公司工作的經(jīng)驗(yàn)，讓他和團(tuán)隊一直考慮以差異化做出賣點(diǎn)。這款手部康復(fù)機(jī)器人價格約為2000元，預(yù)計今年年底上市。
針對下肢的康復(fù)，華西醫(yī)療機(jī)器人研究院精創(chuàng)石溪團(tuán)隊正在研發(fā)一款下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人，傳感器收集患者的肌肉電信號，感知到肌肉意圖后，外骨骼會為髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)等提供自動助力，降低專業(yè)治療師的工作強(qiáng)度。
骨折患者的新選擇：
更合體更抗菌的3D打印外固定支具
在急診室中，急需為骨折部位固定包扎，需要多久才能得到一個1:1定制的3D打印外固定支具？
華西醫(yī)療機(jī)器人研究院精創(chuàng)浩達(dá)團(tuán)隊，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)20分鐘完成打印。在分秒必爭的急診室內(nèi)，他們研發(fā)的智能3D醫(yī)療高速打印系統(tǒng)（簡稱3D打印系統(tǒng)）可以一邊打印、一邊固化，其效率超過傳統(tǒng)3D打印技術(shù)20倍。
產(chǎn)品總監(jiān)魏振遠(yuǎn)介紹，每個人的皮膚特征各不相同，而石膏板大小統(tǒng)一，無法滿足個性化需求。并且石膏板透氣性差，長時間佩戴可能引發(fā)皮膚壓瘡等風(fēng)險。3D打印系統(tǒng)打印的支具不僅可以根據(jù)患者體型定制，并且以玉米淀粉為基材自主研發(fā)的新型復(fù)合型打印材料形成弱酸性環(huán)境，具有一定抗菌效果。螺紋表面不會完全緊貼皮膚，提升了透氣性。
對于醫(yī)生而言，打印一副支具是否方便？“醫(yī)生只需要用1-2分鐘對患者患處進(jìn)行掃描，數(shù)據(jù)會自動上傳軟件平臺，簡單地在軟件平臺操作幾步，點(diǎn)擊打印即可等待取貨。目前，從掃描到支具安裝全流程需要20分鐘-30分鐘。”魏振遠(yuǎn)表示。
他還介紹，目前3D打印系統(tǒng)已經(jīng)在四川大學(xué)華西醫(yī)院等10余個省份的醫(yī)院投入使用。第二代打印系統(tǒng)正在研發(fā)中，操作更簡化、打印速度更快，AI機(jī)器學(xué)習(xí)可以讓醫(yī)生一鍵打印，全流程操作時間提升20%-30%。
第一代打印系統(tǒng)的適用范圍主要覆蓋人體四肢骨關(guān)節(jié)及脊柱，第二代打印系統(tǒng)的適用范圍將擴(kuò)大，包含脊柱側(cè)彎患者胸部、腰部的矯正器具，以及腦癱患兒的腿部護(hù)具，逐步向醫(yī)療教學(xué)、運(yùn)動醫(yī)學(xué)方面擴(kuò)展。
“低價”如何實(shí)現(xiàn)？
突破技術(shù)壁壘+機(jī)器人功能細(xì)分
不同于動輒千萬、自帶“生人勿近”氣場的高端醫(yī)療器械，“低價”一直是研發(fā)團(tuán)隊努力的方向。
“其實(shí)，達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人這種價位的設(shè)備一般只有大型醫(yī)院負(fù)擔(dān)得起，基層醫(yī)院更缺一些價格較低的設(shè)備，因?yàn)椴∪藢r格很敏感，要做一些接地氣的產(chǎn)品，才能真正解決醫(yī)療體系存在的問題。”華西醫(yī)療機(jī)器人研究院總經(jīng)理孫淼認(rèn)為，以更實(shí)惠的醫(yī)療器械，緩解醫(yī)療資源不均的矛盾，或許是更有價值的事。
低價從何而來？有兩個途徑——突破技術(shù)壁壘，以及對機(jī)器人功能進(jìn)行細(xì)分。
孫淼介紹，目前研發(fā)的一款經(jīng)皮穿刺手術(shù)機(jī)器人成本降低了60%，正是因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了技術(shù)國有化。經(jīng)皮穿刺可用于肺癌診斷與治療，然而難點(diǎn)在于胸腔隨著呼吸上下浮動，病灶點(diǎn)也隨之移位，穿刺難度大大增加。電磁導(dǎo)航技術(shù)可以讓穿刺針跟隨磁場自動定位，但此技術(shù)常年被國外公司壟斷。基于國內(nèi)高校的多年研究，終于實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵器件的替代。
“電磁導(dǎo)航穿刺的優(yōu)點(diǎn)在于精確定位病灶、手術(shù)時間縮短、手術(shù)并發(fā)癥減少，提高了手術(shù)成功率。”孫淼認(rèn)為，手術(shù)機(jī)器人可以彌補(bǔ)醫(yī)生資源不足的問題，把頂級醫(yī)院優(yōu)秀醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成機(jī)器人產(chǎn)品，復(fù)制到縣域醫(yī)療機(jī)構(gòu)，以同等的診療水平惠及更多患者。
孫淼談到，不是所有醫(yī)院都需要達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人這樣適用于心胸外科、泌尿外科、婦科等的“全能”。“某些特定的疾病發(fā)病率高，診療量也最大，”針對這類病癥“對癥下藥”的單一功能機(jī)器人，雖不夠大而全，好在造價更低，能更快推廣到基層。
目前，華西醫(yī)療機(jī)器人研究院以28歲-35歲的研究者居多，不少人在學(xué)生時代就參與了項(xiàng)目研發(fā)，畢業(yè)入職后繼續(xù)研究道路。“很多年輕人喜歡這里持之以恒的氛圍，從高校到企業(yè)，他們可以沿著一個思路一直走下去，這是產(chǎn)學(xué)研融合的優(yōu)勢。”孫淼觀察到，比起一味追求高薪，很多年輕人更注重個人的理想信念，在五年甚至十年的周期內(nèi)持續(xù)投入精力，研發(fā)真正對社會有益的技術(shù)。
“畢竟很多卡脖子技術(shù)、高技術(shù)壁壘的產(chǎn)品，需要做好打持久戰(zhàn)的準(zhǔn)備，而不是短平快的過程。”孫淼說，如果不堅持一種長期主義，真正的創(chuàng)新也就不可能實(shí)現(xiàn)。
紅星新聞記者 葉燕 張芷旖 攝影記者 陶軻
編輯 成序
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