俄罗斯工程院院士孙立宁：医用机器人前沿与创新发展

前言

医用机器人前沿与创新发展。

在本次第十三届中国国际机器人高峰论坛暨第九届恰佩克颁奖仪式上，俄罗斯工程院院士孙立宁亮相第十三届中国国际机器人高峰论坛主论坛，并围绕“医用机器人前沿与创新发展”这一主题，展开主题报告。

在国家机器人发展纲要提出要面向人民生命健康的大背景下，医用机器人的发展越来越迅速。

当前医疗健康产业发展的机会

孙立宁院士在报告中表示，目前，医学领域科学研究的深度和广度正在不断拓展。从过去人们对于器官类的认识发展到社会心理的宏观层面，对组织器官层面的认识发展到细胞和分解层面。可以注意到的是，凡是一些新的技术大家首先想到的是生命科学领域。现在的人工智能技术、智造技术、信息技术、纳米技术，包括生命科学与生物科学的交叉融合技术促进了生命科学的发展。

从当前整体来看，健康模式也发生了变化。过去是以医院为中心，随着人口和网络化的发展，现在慢性病也成了人类健康的重要问题。当前医疗卫生机构满足不了大众的需求，以人为中心成为了新一轮医疗器械革命的发展方向，从健康的角度向前向后形成了一个完整的链条。

器械化、数字化、网络化、便携式发展成为了主题。未来十年，康养领域的消费将达1万亿，国家已经明确提出居家养老、社区帮老、科技助老的发展战略。2015年，国家提出了如何针对当前精准智能和网络健康模式的变化，提出未来把发展新的医疗器械作为赛道，用机器人技术、VR技术、3D打印技术和人工智能形成检测。

另外，出现了微创手术机器人。过去的远程诊断发展到远程医疗，不仅能够看病，还能治病。未来各种穿戴的智能化的生命特征检测方面的发展也将更为迅速。我国有8000多万的病人，这里面包括人工心脏、人工骨、人工肺等，通过跟制造技术相结合，使得他们的生活更幸福。

2015年前后，提出了“AI技术和网络技术实现远程诊断和信息化”的发展框架。医院发展的非常迅速，包括病例、档案、管控、开药、库房、医院的护理，以及诊断技术，通过把先进制造技术运用到各个方面，将云计算、大数据、互联网运用到物流等方面，实现了医院的自动化。

国家也提出了健康中国的发展战略，为现代化的发展提供了很好的方向。工科技术在充分发挥传感、快速基因检测诊断方面取得重大突破。在全球范围内来看，低剂量的分辨影像，诊疗一体化，包括形态等产品未来也将迅速发展。国家近期出台了多项政策，习近平总书记提到了解决高端医疗装备的短板，加快关键核心技术攻关。

从另一个维度来看，智能制造的内涵包含两方面，即产品、装备、车间、工厂和模式的变化。产品方面是围绕全方位的。当前来看，智能制造本身就是智能车间，智能生活已经出现了，因此，智慧健康的概念也已出现。人工智能技术和传感技术变成两个重要的支撑，中国互联网和大数据，它的对象是为人服务，这样的创新必然带动了技术创新和产品创新，最终保证医疗健康实现个性化、网络化、智能化。

我国在这个方面进行了布局，十三五时期，我国智能机器人重点专项，到十四五还在执行。国际上也是如此，机器人领域已经把健康作为发展路线，欧洲等国家也把健康作为本领域的发展方向。因此，机器人领域的布局拓宽了它的内涵。

我国十四五总体规划是全球机器人技术的创新策源地，高端制造集聚地，集成应用新高地，建成三到五个有竞争力的产业集群。

国家干什么？一是从过去十年以制造业为主，发展到劳动密集型产业，出现了采矿、建筑和农业。二是从社会小康、社会发展和四个面向，大力发展公共服务、医疗健康、养老资产。

创新产品发展行动计划和17个部委发布的机器人行动计划，在全国范围内，各个省市都公布了鼓励企业、高校与科研机构深耕挖掘新的应用场景。总体来看，应该把养老助残、医疗健康机器人作为重要的发展方向。

再回到医学手术方面，微创是当前大家所接受的一个必然趋势。医用机器人发展像微创出现了诊断型、操作型、康复型和护理型，各个科都在跟本科室进行结合，又出现了神经外科、腹腔、消化内科等，那么为什么能够形成产业？

从机器人本身来看，它的精准度、效率比人高，使用手术机器人失血小，并发症也小。通过3D打印等技术可以进行个体化治疗，以及在X光下操作的介入等等。人不在现场，对医生起到了很好的保护作用。通过当前的数字化，AI家庭模式的变化也提供了先进的手段。从患者、医生和产业几个方面形成了它的价值。

医用机器人目前还没有明确的定义，总体来看，包括在医院里辅助医生手术的手术辅助机器人，康复机器人，医院里面帮助医生跟护士工作的医养护理机器人。过去二三十年中，国际上已经出现了50多个比较典型的产品和企业，他们在这方面做的很突出。

神经外科，这个主要是脑部精准，手术方面基本是以图象作为首要的工作，医生手术的经验和要求是规划系统，机器人来执行，跟工业机器人很相似，这里面它主要体现了脑外科的活检、脊柱和手术导向，医学处理是当前很重要的发展方向。

骨科方面发展非常快，田伟院士在上海医疗器械大会上做了一个详细的报告。它的特点是科室多，不同的部位有不同的方法，包括关节置换、髋关节、脊椎、手臂等。总体来看，都是以机械臂、工具，包括医学图象、手术规划几个方面的手术集成。

达芬奇从1995年开始，2008年股票8美元到现在600美元。全世界已经使用了6000多台，中国进口了200多台，一台3000万人民币。现在看已经变成了常态化，每26秒钟就有一台手术使用机器人来做。

从当前的应用来看，2021年可达到200亿美元。从过去的15年来看，从开始2005年的2.5万例增长到750万，这个量指数级增加，表示大家普遍接受了用机器人手术的问题。

我国2017年把手术机器人列为采购目录，15个省市以上已经纳入收费目录，而且达芬奇试种纳入上海，这些情况给了我们一个信息：医用机器人的应用是可能的。

近期，医用机器人的发展非常迅速，大企业巨头涌入。美敦力16.4亿美元收购了Mart，开展了脊柱达芬奇竞争。强生与谷歌合作，打造数字化平台，也用30亿美元收购了相关的公司。

过去的五年中，我国在头部、颈部、腿部、脊柱、内科外科、消化道，髋关节、康复类、植发方面积极的进行了布局，并取得了比较重要的研究成果。

从产业来看，哈工大原创，北京创新能力很强，在新技术方面反而发展更快。从两个三角来看，长三角和珠三角产业团队、资本非常敢做，出现了很多的企业。更重要的是16年成立了国家医用机器人标准，2010年国家对口单位成立，为产业化打通了重要渠道。

近几年的创业潮也非常火热，大致集中在骨科、神经外科、内科手术、心血管介入手术等。从所在地来看，北京、深圳、上海、重庆、江苏比较多。投资也很火爆，机器人目前比较热的方向有三个，协作、AGV、医疗，而且近期估值都比较高。

手术机器人含金量比较高，投资大，时间长，一般六到八年。康复机器人小批量，多品种。服务类的比较快，主要跟医院结合。2021年，国家有6款机器人产品拿到证书，2022年，有15款。拿证的速度提高，一是企业创新能力提高，二是国家重视。在多重因素的影响下，医疗机器人热度持续上升。

前沿技术和工作考虑

孙立宁院士表示，每年863专家经常搞一些内部活动，2019年根据这样的态势提出了十项前沿方向。AI技术，当前比较现实的是辅助识别与诊疗，二是未来在家庭的智能健康云服务。腹腔、消化道、血管、肺结节，更体现了柔体机器人的发展。未来如何实现手术机器人的低成本问题，那就是模块化、精准化。

2021年又进行了一次研讨，这次的题目更大胆，更创新。人工智能的发展向临床、决策等方向发展。医生过去是决策，现在辅助决策，在临床上得到应用。大数据与多模态信息融合，到了应用阶段，学科交叉，生物芯片，智能微创，下一步向智能化，脑机接口、可穿戴、仿生等发展。

如何解决平台化和通用化？降低成本，模块化是个解决的思路。由于感知的发展和安全性，智能化变成了重要的话题。那么如何实现智能化？五个关键技术，专家的控制模式怎么学习，手术器械怎么跟踪。深度要有，然后是安全，病种控制，最后实行指令生成，十四五的指南也发布了类似的课题。

刚才是局部的技术，串起来以后怎么形成自主的手术计划系统，这是下一步的发展方向，也是最终的发展路线。自主后，它必须有感知，传感器技术，图象很重要，自主化操作，可以到各个领域，这样大的框架，在未来五到八年都可以进行开展。

纳米机器人怎么用到医疗？靶向药物的本身真正有效的不到7%，对血液有效。经过研究表明，机器人在血管堵塞方面能够发挥重要作用。

产学研结合如何应用？孙立宁院士介绍，位于高新区成立的研究院，通过几年的发展，形成一个比较好的链条，孵化出一批小型的领军企业，他们通过不断的研发，跟资本的结合得到快速发展。

还有一个挑战，人工心脏。通过磁悬浮的原理，血液可以在里面流动，流动了就不容易把细胞破坏。

孙立宁院士表示，在高端医疗装备方面，国家充分考虑到人才的交叉问题，门槛较高，产品的风险较大。总体来看，很多款医用机器人的上市，就是一个利好的表示。医院和医生非常关注这个方向，怎么和大的领域交叉，产学研结合，最终达到持续发展。

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