医疗外科机器人系统的研究和发展.pdf

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1、国外医学生物医学工程分册1998年第21卷第4期医疗外科机器人系统的研究和发展陈梦东王田苗张启先综述北京航空航天大学机器人研究所(100083)摘要在查阅了大量国内外文献资料的基础上回顾了医疗外科机器人系统的发展历史,对现有的医疗外科机器人系统进行了分类,讨论了医疗外科机器人系统的发展现状和研究热点。关键词机器人医疗外科智能控制系统医用机器人1引言医用机器人系统,适用的手术范围也越来越随着工业自动化、航天、海洋、核工业等广泛,有的已商品化,用于临床手术。目前医领域的发展,智能机器人技术的应用越来越用机器人

2、系统的研究和开发引起了西方许多广泛。而智能机器人系统的实现,不仅决定于先进的国家诸如美国、法国、德国、意大利、日机器人的结构和机器人控制特性,更重要的本等国政府和学术界的极大关注,并投入了是系统必须具有多传感器和智能控制系统。大量的人力和财力。早在1986年,西方七国随着机器人高新技术的发展,机器人的应用首脑会议就确定了国际先进的机器人研究计领域已不再局限于传统的制造业,其在服务划IARP(InternationalAdvancedRobotics[1]领域的应用正日益受到人们的关注。近年Programm

3、),该计划的宗旨是:鼓励发展先进来,由于医务工作人员与科学工程技术人员的机器人系统,在危险、有害或其它需要的环的紧密配合,将先进的机器人技术、计算机图境替代人的劳动,为世界经济的复苏和发展像技术、计算机控制技术和微创伤外科技术作出贡献。到1996年IARP参加国发展到相结合,研究开发了许多类型的医用外科手11个,有澳大利亚、奥地利、加拿大、法国、德术机器人系统,有的系统已应用于临床实践,国、意大利、日本、俄罗斯、西班牙、英国和美一些研究成果已显示出巨大的潜在经济和社国。IARP已召开过两届成员国医用机器人

4、会效益。这方面的研究不仅在提高手术的质研讨会。医用机器人系统的研究在1994、量、减少手术创伤、缩短病人的恢复周期、降1995年被世界著名的期刊IEEESPEC2低病人和医院的开支等方面带来一系列的技TRUM列为十大技术预测之一,许多著名的术变革,也将改变传统医疗外科的许多概念,国际会议,象“IEEERoboticsandAutoma2对新一代手术设备的开发与研制,对人工假tion”,“IEEEEMBS”,“IEEESystetem,体的设计,对医学的教学与研究,对临床或家ManandCybernetic

5、s”,“ICAR”等都将它单庭的护理及康复工程等方面的发展也将产生独列为一个专题,并且1994年6月和9月在深远的影响,并对机器人技术(Robotics)、计欧洲、美国分别召开了医疗机器人与计算机算机虚拟现实技术(VirtualReality)、机械电辅助外科方面的国际会议。1995年这方面的子学技术(Mechatronics)等相关学科的理论专题国际会议就多达5个。美国国防部已经[2～4]与技术发展也产生了积极的推动作用。立项,开展基于操作的外科研究(Telepres2迄今为止,国内外已研究和开发了多种

6、enceSurgery)用于战伤模拟、手术培训、解剖·193·国外医学生物医学工程分册1998年第21卷第4期教学。欧共体正在制定一项新的计划,其中将系统;1992年英国的DaviesBL研究了基机器人辅助外科手术及虚拟外科手术仿真系于PUMA262的脑外科机器人系统;1997统作为重点研究发展计划之一。由这方面研年德国的BohnerP研究了用于内窥手术的究而发展起来的医疗电子设备正以每年7自由度机器人;1997年奥地利的Truppe10%的速度增长,几乎大于工业方面的增长M研究了用于耳鼻喉科手术的微机器

7、人系[3,4]速度。统;1997年德国的LuethTC研究了基于并在医用机器人系统中,医疗外科机器人联机器人机构的用于头部外科手术的机器人的研究最为突出,占有相当重要的地位,医疗手术系统;1997年意大利的CarrozzaMC研外科机器人系统的不断发展,从理论和应用究了腹外科的微机器人系统。上也提出了许多有待于进一步深入研究的问从资料上看,医用机器人系统的研究主题,特别是适用于外科手术的机器人系统设要集中于西方发达国家,目前有大量的原型计、系统集成和临床应用研究。系统正在研究开发中,尽管已经取得了一些在医

8、疗外科机器人系统的研究领域,国成果,但能真正用于临床应用的还不多,形成外由于资金雄厚和国家重视,医疗外科机器产品的就更少。已产品化的系统以辅助导航人系统的研究和发展较快,各国政府不仅希系统为主,这是因为导航系统并不参与手术望医疗外科机器人系统的研究能为疾病的治操作,它只提供手术前的规划和手术过程的疗带来方便,产生良好的社会效益,而且更希监视,产品具有良好的安全性,不会因为导航望医疗机器人系统的研究能生成一个新的经系统的故障而造