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

　　“人工智能”是全球科技競爭的制高點，它的一個主要目標，是讓機器能夠勝任或代替一些需要人類智能才能完成的任務。

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

　　“外骨骼機器人”概念成真，截癱患者從此可以直立行走

　　世界衛(wèi)生組織調查結果顯示，目前，中國腦卒中的發(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)的康復訓練卻比較困難。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，指揮相關肌肉來完成行走動作。

　　北京亦莊科技園區(qū)的一個實驗室內，工程師們正在對一臺外骨骼機器人做出廠前的最后調試。調試好的外骨骼機器人將送往醫(yī)院，輔助截癱患者進行康復訓練。

　　最早的外骨骼機器人應用在軍事領域，2000年美國國防部為了增強士兵體能、提高單兵作戰(zhàn)能力，提出了“外骨骼機器人”的概念。隨著醫(yī)療領域的需求，外骨骼機器人的特點被應用到了醫(yī)學康復領域。

　調試外骨骼機器人

　　工程師們采集了300-400個正常人的運動姿態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)人在行走時髖關節(jié)、膝關節(jié)以及踝關節(jié)的變化角度，讓機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)過千萬次的訓練，讓截癱患者像嬰兒般重新學習走路。

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

　中國首款自主研發(fā)的外骨骼機器人

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

　　2017年12月，王先生開始借助外骨骼機器人進行康復訓練，從最初的肌張力與機器人對抗，到如今能夠利用助行器慢慢行走，一年零七個月的時間里，他重新拾起了對生活的信心。

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

　患者王先生重新走路

　　北京航空航天大學生物醫(yī)學工程學院教授，帥梅，畢業(yè)于清華大學，正是她設計制造了中國首臺獲批上市的外骨骼康復機器人。帥梅介紹，仿人行走在機器人研發(fā)領域里一直是難度最高的一種。外骨骼機器人的研發(fā)涉及工程設計、動力學、運動學、智能算法等多項核心技術，帥梅和同事們夜以繼日地搞開發(fā)，終于在2014年制作出了第一臺原型機。

　　試穿外骨骼機器人

　　此后的四年，帥梅和團隊一直在嘗試各種可能，改善產品功能，終于成為了國內第一個拿到醫(yī)療器械注冊證的外骨骼機器人產品。

　　2018年，北京、西安、新疆三地的馬拉松賽場上，出現(xiàn)了令人不可思議的一幕，兩位截癱患者借助帥梅團隊研發(fā)的外骨骼機器人，用9天的時間走完全程馬拉松，終于打破了國外15天依靠外骨骼機器人完成馬拉松的紀錄。

依靠外骨骼機器人完成馬拉松

　　目前，通過近百位患者的康復情況，已經(jīng)證實了依靠外骨骼機器人對患者進行康復訓練的有效性。

　　國產手術機器人已上市!一萬多名患者已經(jīng)獲益!

　　據(jù)中國殘疾人聯(lián)合會發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，目前我國殘疾人總數(shù)超過了8500萬人，其中肢體殘疾將近2500萬，另外我國腦中風患者的數(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，伴隨著老齡化社會的加速到來，我國的失能老人也已經(jīng)超過了4000萬。外骨骼康復機器人的研發(fā)和應用，無疑將給這類人群的康復帶來新希望。事實上，在醫(yī)療領域，機器人的用武之地還不止于此，人工智能打造出的機器人，甚至可以協(xié)助醫(yī)生完成高難度的腦神經(jīng)外科手術。

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

　　事實上，癲癇類的腦部疾病之所以難治，就是因為很難捕捉到腦部異常放電的區(qū)域，外圍檢查始終難以探測。醫(yī)生們正在商量一個新的解決方案——在腦部植入電極，通過腦電監(jiān)測捕捉癲癇發(fā)作時的刺激反應，從而準確找到引發(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，風險高、難度大，對于醫(yī)生和患者都是一個挑戰(zhàn)。但在今天，事情有了轉機，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)的方式植入到認為會引起癲癇的位置，這樣就避免了過去那樣“大開顱”的手術。

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

　手術機器人

　　神經(jīng)外科手術機器人研發(fā)負責人劉達博士是這個團隊的負責人，神經(jīng)外科手術機器人正是出自他手，他把手術機器人的工作原理比喻成高精度的GPS和自動駕駛技術，機械臂通過地圖導航，精準快速地協(xié)助醫(yī)生鎖定下刀的位置。

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

　　手術過程中，患者需要保持意識清醒，以便于醫(yī)生觀察患者的大腦功能變化。耗時越長意味著患者的痛苦就越大。傳統(tǒng)手術通常需要四個小時，可是在機器人的輔助下，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個小時。

　手術機器人手術現(xiàn)場

　　除了癲癇手術，手術機器人還可應用在針對腦出血、腦囊腫、帕金森等病癥的手術輔助醫(yī)生。劉達介紹，手術機器人上市之后，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)外科領域比較頂尖的醫(yī)院。

　　歷經(jīng)了20年的技術打磨，劉達和團隊一共研發(fā)了六代產品，成功治愈了一萬多位患者。1998年該項目獲得國家863課題項目支持，2007年榮獲國家科技進步二等獎，填補了我國在無框架神經(jīng)外科機器人在臨床應用里的空白。

　　半小時觀察：

　　在新一輪科技革命中，國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《政府工作報告》，在今年又提出了“智能+”的概念。據(jù)預測，到 2025 年，全球人工智能應用市場的總值將達到 1270 億美元，其中醫(yī)療行業(yè)會占據(jù)市場規(guī)模的五分之一。我們欣喜地看到，眼下人工智能在醫(yī)療領域，有了像腦神經(jīng)外科手術機器人、外骨骼康復機器人等諸多看得見、摸得著、用得上的應用場景。隨著醫(yī)療人工智能越來越多地從前沿技術轉變?yōu)楝F(xiàn)實應用，我們有理由相信，人工智能將為我們帶來更多更優(yōu)質的醫(yī)療資源，會為我們的健康生活，再增加一份有力的保障。

　　醫(yī)療人工智能帶來新希望

　　來源：央視財經(jīng)《經(jīng)濟半小時》