數(shù)字健康也稱為數(shù)字化醫(yī)療，在當今的醫(yī)療保健中發(fā)揮著越來越重要的作用。一般來說，數(shù)字化醫(yī)療是指用于診斷疾病、管理疾病、識別患者的健康風險，并終將增強健康和提高生活質(zhì)量的數(shù)字平臺，通過將軟件、硬件、網(wǎng)絡和傳感器整合到醫(yī)療保健交付系統(tǒng)中，促進醫(yī)療保健的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

近年來，隨著大數(shù)據(jù)、機器人、機器學習、人工智能（AI）等技術(shù)的進步，數(shù)字化醫(yī)療的發(fā)展更是如虎添翼。

醫(yī)療機器人重塑數(shù)字化醫(yī)療的明天

圖1：全球醫(yī)療機器人正在經(jīng)歷高速發(fā)展過程（圖源：Business Research Company）

醫(yī)療機器人主要用于執(zhí)行困難、重復或需要極高精度的任務，其目標是增強和拓展人類的醫(yī)學能力，提高醫(yī)療實踐的整體有效性和效率。按照功能進行劃分，醫(yī)療機器人可分為手術(shù)機器人、康復機器人、診斷機器人、遠程機器人以及輔助機器人等類型。

醫(yī)院、門診手術(shù)中心和康復中心將是醫(yī)療機器人的主要終端用戶，其中，醫(yī)院約占市場份額的47%，其次是門診手術(shù)中心，占比為26%，康復中心約占23%。醫(yī)療機器人極突出的領域之一是在顯微手術(shù)中的應用，手術(shù)機器人通過提供更高的精度、更小的切口和更好的可見度來協(xié)助外科醫(yī)生完成非常精細的手術(shù)。

手術(shù)機器人的一些關(guān)鍵特征包括：

高精度。機器人可以比人手更精確地執(zhí)行復雜的精細手術(shù)任務。

使微創(chuàng)手術(shù)成為可能。手術(shù)機器人只需更小的切口即可完成任務，這種微創(chuàng)手術(shù)降低了患者的創(chuàng)傷程度，術(shù)后恢復時間更短。

3D可視化操作。機器人中的3D顯示能提供更清晰的人體解剖結(jié)構(gòu)，外科醫(yī)生借此可細致地查看手術(shù)區(qū)域，以便精細化地完成復雜的顯微手術(shù)。

從這些特性中我們發(fā)現(xiàn)，微創(chuàng)手術(shù)是機器人在改善醫(yī)療保健方面極突出的作用。與傳統(tǒng)的開放式手術(shù)相比，這種方法使患者的創(chuàng)傷更小，恢復時間更短。因此，手術(shù)機器人在數(shù)字化醫(yī)療中一直處于市場前排地位并且保持高速發(fā)展態(tài)勢。StartUs Insights預計，從2025年到2030年，該市場將以12.4%的復合年增長率增長，特別是腹腔鏡部分，預計將以16.5%的復合年增長率增長，到2030年市場規(guī)模將達到91億美元。

機器人技術(shù)的另一個有前景的應用是使用微型機器人診斷和治療疾病。這些可以被患者吞入的微型機器人配備了攝像頭，它們可以穿過消化道并捕捉詳細的病理圖像。這些圖像有助于醫(yī)生在早期發(fā)現(xiàn)潛在的問題，如腹部囊腫或心臟病等，顯著改善患者的預后。

與醫(yī)療機器人技術(shù)相關(guān)的核心技術(shù)

醫(yī)療機器人是設計用于協(xié)助醫(yī)療任務的設備，也可以將其看作是一個通過機器人手臂、自主系統(tǒng)或集成人工智能、機器學習和高級傳感器的手術(shù)工具。然而，在設計這些先進的、復雜的系統(tǒng)過程中仍存在諸多技術(shù)和監(jiān)管挑戰(zhàn)，需要創(chuàng)新的方法和人工智能等新興技術(shù)的支撐。

在醫(yī)療機器人運行過程中，人工智能能夠幫助系統(tǒng)實現(xiàn)實時決策、精確運動和自適應響應。例如，人工智能驅(qū)動的機器視覺大幅提高了手術(shù)精度，而機器學習（ML）算法有助于優(yōu)化機器人控制系統(tǒng)。

手術(shù)機器人系統(tǒng)主要由主控制臺和從機器人組成。主控制臺由工具模擬器、視頻顯示器和PC組成。從機器人包括機器人手臂控制系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)和PC。坐在主控制臺前的外科醫(yī)生在實時視頻反饋的幫助下使用工具模擬器進行手術(shù)。工具模擬器能夠?qū)⑹值膭幼鬓D(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后通過網(wǎng)絡發(fā)送到遠程PC，遠程PC處理接收到的信號，并驅(qū)動機器人手臂控制系統(tǒng)復制相同的動作。

手術(shù)機器人的實現(xiàn)通常需要傳感器、編碼器和電機驅(qū)動器等精密組件。以全局快門傳感器為例，在人工智能增強的感知系統(tǒng)中，傳感器通過捕捉精確的解剖圖像為外科醫(yī)生的操作提供強大支持。

ams OSRAM公司的緊湊型全局快門圖像傳感器就非常適合手術(shù)機器人的應用，該傳感器搭載背面照明堆疊像素技術(shù)，顯著提升了2D和3D視覺系統(tǒng)性能，再通過先進的片上降噪技術(shù)，可在原始圖像階段就實現(xiàn)出色的畫質(zhì)，有效降低了圖像信號處理器（ISP）的算法校正負擔。其中的Mira220是一款2.2MP近紅外增強全局快門圖像傳感器，專為2D和3D工業(yè)機器視覺應用而設計。由于其尺寸小巧、具有可配置性以及在可見光和近紅外方面靈敏度高，Mira220在主動立體視覺、機器人結(jié)構(gòu)光視覺和AR/VR中有著廣泛應用。

圖2：Mira220全局快門圖像傳感器功能框圖（圖源：ams-osram）

在手術(shù)過程中，解剖結(jié)構(gòu)和手術(shù)區(qū)域的3D實時渲染能夠有效增強手術(shù)的實時可視化能力，從而助力外科醫(yī)生完成高難度的手術(shù)。

瑞薩電子的RZ/T2H是一款專為多軸機器人應用設計的高性能MPU，它具有用于應用處理的四核Arm Cortex-A55內(nèi)核和用于實時控制的雙Cortex-R52內(nèi)核，單芯片兼具強大應用處理性能和高精度實時控制，可確保精確、高速的電機控制。此款處理器具有工業(yè)機器人、運動控制器和可編程邏輯控制器（PLC）等控制器所需的處理能力和外設功能。通過時間敏感網(wǎng)絡（TSN）和集成工業(yè)以太網(wǎng)，RZ/T2H簡化了多達9軸機器人的控制，同時提高了實時性能，可提供高級自動化任務所需的功率和精度。

圖3：RZ/T2H高性能MPU系統(tǒng)框圖（圖源：Renesas Electronics）

本文小結(jié)

根據(jù)美國食品和藥物管理局（FDA）的說法，從支持醫(yī)生每天做出臨床決策的移動醫(yī)療應用程序和軟件到人工智能和機器學習，數(shù)字技術(shù)一直在推動醫(yī)療保健的革命。2024年是數(shù)字健康突破性創(chuàng)新和快速增長的一年。從便攜式診斷工具到改變生活的人工智能進步，這些發(fā)展使醫(yī)療保健更容易獲得、更個性化、更高效。

2025年將成為健康和保健服務發(fā)展的又一個重要年份。人工智能將更深入地融入臨床工作流程，由可穿戴設備驅(qū)動的個性化醫(yī)療，以及機器人在患者護理中的廣泛應用，這些趨勢將重塑2025年的數(shù)字健康。

隨著機器人技術(shù)、人工智能和機器學習的不斷發(fā)展，醫(yī)療機器人的未來看起來非常有前景。一些預期的發(fā)展包括以下三個方面：

一是增強的自主性。未來的醫(yī)療機器人可能會擁有更大的自主性，獨立或與人類醫(yī)生合作執(zhí)行任務；

二是機器人技術(shù)將進入家庭醫(yī)療。機器人技術(shù)將在家庭醫(yī)療中發(fā)揮越來越大的作用，使個人能夠通過監(jiān)測和協(xié)助日常生活活動的設備在舒適的家中接受治療；

三是人工智能輔助診斷。

人工智能機器人將不斷提高診斷的準確性，幫助醫(yī)生更早、更有效地發(fā)現(xiàn)潛在的重大疾病。

醫(yī)療機器人技術(shù)的核心是將尖端技術(shù)與創(chuàng)新設計相結(jié)合。如今，醫(yī)療機器人不再局限于手術(shù)室，它已經(jīng)成為醫(yī)療保健領域改變游戲規(guī)則的技術(shù)。醫(yī)療機器人的出現(xiàn)徹底改變了患者護理、手術(shù)程序和康復實踐。隨著機器人技術(shù)繼續(xù)與機器學習、數(shù)據(jù)分析、計算機視覺和其他技術(shù)同步發(fā)展，我們可以期待機器人在醫(yī)療保健領域發(fā)揮更重要的作用。