NVIDIA Holoscan 赋能手术机器人，加速 AI 技术融入医疗实践

在科技日新月异的今天，人工智能（AI）正在医疗健康领域掀起一场革命。由 AI 赋能的医疗设备需要在实时响应与精准分析方面展现出卓越的性能，以面对复杂多变的临床需求。

为此，NVIDIA 推出了 NVIDIA Holoscan。NVIDIA Holoscan 是一个可以了解到传感器端的 AI 平台，可提供实时数据洞见来帮助简化 Al 和高性能计算（HPC）应用的开发和部署，该平台不仅能加速整个工作流，还提供相关的软件和硬件，能够助力 AI 医疗领域的企业、高校及科研机构增强手术机器人的图像处理、数据分析和机器学习能力，以加速手术室方案研发和有源医疗设备开发。

如今，基于 NVIDIA Holoscan 平台开发的具有高度互通性、低延迟和分布式连接的 AI 医疗设备和应用，使智能微创手术领域中的医疗从业者有了全新的选择。7 月 18 日，来自 NVIDIA 的行业应用技术专家与手术机器人行业的专家共同出席了 “智能微创手术的未来：NVIDIA Holoscan 平台加速 AI 医疗器械开发” 线上研讨会，一同分享了手术机器人的发展历程、所面临的挑战以及 AI 应用前景。

前方干货满满，精彩多多，快和我们一起来回顾一下吧！

为医疗设备行业带来先进 AI 的

NVIDIA Holoscan 平台

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NVIDIA Holoscan 平台

NVIDIA Holoscan 平台是为开发者设计的一站式生产就绪型框架，它提供了从传感器数据输入到 AI 推理、实时可视化、执行和数据流输出的端到端实时 AI 传感器处理流程。这个覆盖全面的解决方案有效解决了边缘 AI 开发中的挑战，简化了开发过程，缩短了产品上市时间，同时提供了 Python 和 C++ 编码的便利性。Holoscan 框架以其模块化、可扩展、软件定义的特性，围绕 GPU 构建了一个高速 I/O 连接的低代码、高性能基础架构。

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支持交互式调用

Holoscan 支持命令行。这是一个程序设计的问题，不会产生障碍，但可能需要做一些命令行的封装。

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提供高算力支持

由于 Holoscan 平台支持 CUDA 运算，所以其支持高性能的并行运算。针对不同硬件，其支持的情况不同，开发者可以根据自己的应用需求，选择不同的硬件配置。

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云端部署与 AR 支持

Holoscan 平台在设计时已考虑云端的使用与部署方式，支持在云端进行开发和部署，也支持一个应用部署在云和边端的不同 NVIDIA 硬件平台。同时，Holoscan 平台提供了对 AR 的支持。在 IGX Orin 700 上，它能够利用全尺寸 GPU 进行视频流 streaming，从而支持 AR 工作任务。

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NVIDIA Holoscan 与 IGX 硬件平台集成

Holoscan 可以理解为一个软件平台，它与 NVIDIA IGX 硬件平台紧密集成。IGX 提供多种配置选项，如 IGX Orin 700 和 IGX Orin 500。Holoscan 软件可以运行在多种硬件上，包括 IGX Orin、Jetson Orin，以及带有全尺寸 GPU 的工作站。

Holoscan 可以在不同的硬件上使用，但能达到的性能、效果，以及所使用的用途是不一样的。开发者需要考虑硬件和软件平台的兼容性，根据应用场景选择合适的平台进行开发。

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开始使用 NVIDIA Holoscan

NVIDIA 提供了丰富的使用教程和资源。IGX 和 Holoscan 都有相应的使用文档，以供用户查阅。用户还可关注由 NVIDIA 技术团队维护的开发者论坛，该论坛提供了问题解答和使用指导。此外，用户还可以访问 Github 上的 Holohub 获取参考案例。

NVIDIA Holoscan 平台赋能手术机器人

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NVIDIA 助力开发

更智能的单体式手术机器人

腔镜手术机器人如今已发展为微创手术不可或缺的工具，而 AI 技术的融合则将其引入了智能化的新阶段。基于 NVIDIA Holoscan 平台，术锐机器人与 NVIDIA 合作，开发更为智能化的单体式手术机器人，以提高机器人的操作灵活性和易用性，同时降低手术过程中的并发症风险。

术锐机器人使用统一系统来处理各类外科手术。在各个不同的手术中，机器人都是一样的，只是在使用方式上，比如切口、手术的步骤等细节方面，可能会略有不同。即根据不同的手术，来进行不同的手术流程，而不会对机器人本体的硬件进行定制，以此来遵守严格的法律法规。

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强大性能为腹腔镜智能机器人赋能

术锐机器人采用腔镜手术机器人系统，主要通过内窥镜和手术工具进行腔内手术。

腔镜手术机器人不能进行放射治疗。放疗手术机器人使用高能粒子束进行治疗，其配备大型放疗头和巨型机械臂，与腔镜手术机器人在功能和结构上存在差异。

腹腔镜智能机器人微创手术对算力、带宽、系统稳定性、合规性和软件性能等均有较高的要求。NVIDIA Holoscan 和 IGX 平台正是为满足这些需求而设计，旨在推动 AI 在手术机器人中的应用，提升手术的安全性和效率。

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为手术机器人提供 AI 算力部署

关于 AI 算力应部署在机器人的主手端还是从手端这一问题，术锐机器人的专家指出，AI 算力其实部署在视觉端，即从哪端进来，在哪端处理。把处理后的数据传出去，否则视频流在网络上传输是非常占带宽的。

不过，无论算力部署在何处，将来的算法升级也需要符合医疗法规。医疗软件的任何新功能或升级都要经过法律监管，以确保安全。

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IGX 支持远程升级功能

IGX Orin 700 平台支持 OTA（Over-The-Air）远程软件升级功能，术锐手术机器人未来有望实现远程升级。同时，远程升级必须符合法规要求，远程升级技术及其应用开发还需要逐步演进和验证。

NVIDIA 加速 AI 医疗设备应用实践

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腔镜手术机器人

远程操作的成功实践

如今，腔镜手术机器人技术已实现远程手术操作的突破，成功执行了跨越 13,000 公里的中美远程手术和 2,400 公里的上海至海岛手术。现代通信技术和 AI 芯片的融合，让远程手术变得可行且操作简便。

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NVIDIA 技术促进

医生与 AI 机器人交互

尽管 AI 在手术中目前仅扮演辅助角色，但其重要性不容忽视，手术环境的复杂性和手术过程的动态变化都要求 AI 必须具备高度的适应性和精准性。鉴于每个手术案例的独特性，AI 的辅助功能在确保手术安全和提高手术效果方面发挥着至关重要的作用。

Holoscan 平台作为医疗技术革新的技术基础，为医生与机器人之间的协作提供了强大的算力和 AI 支持，它使得手术过程中的交互更为智能化和高效化，显著提升了人机交互的质量和效率。

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AI 产品迭代与法规限制

在商用医疗器械领域，AI 迭代升级带来的产品功能改变需要严格遵守法规要求。目前法规不允许随意升级医疗器械软件，并要求产品在达到稳定状态后才能产品化。因此，产品开发完成后，不会频繁迭代或升级，任何升级都需要通过法规审批，也存在时间间隔和审批流程，所以医疗产业相对发展没那么快，这与消费类软件的快速迭代不同，医疗器械需要经过充分测试和批准才能用于临床。同时，监管机构对于 AI 诊断软件的处理也在不断适应新时代的需求，法规也在相应演进。

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保障手术中的数据与视觉识别安全

安全是个很大的话题。数据从哪里产生、在哪里存储、谁来用、如何加密和解密，以及编码水印……有很多种方向去使手术的数据更为安全。对于手术机器人未来的发展来说，这都是一个非常重要的话题。

针对“功能安全”，有一些国际标准可以让我们去遵循。在手术机器人领域中，相应的规范也在完善，即随着行业的发展，安全性会逐渐加强。

如果我们从网络的角度来看，主要是一些网络接口的通讯协议的保护，需要用很多技术手段来封堵这些可能的漏洞。同时，这些问题与数据量的大小没有直接关系。

总结

NVIDIA 为医疗行业带来创新的技术与平台，助力医疗行业向更智能、更高效的未来迈进。NVIDIA Holoscan 平台以其卓越的计算能力、开放灵活的开发环境以及全面的企业级支持，助力医疗企业迅速将尖端 AI 技术融入临床实践。随着越来越多的行业参与者使用 Holoscan 平台，其生态系统将不断壮大和完善，为医疗 AI 的持续进步注入新动力，共同开启医疗健康领域的新篇章。