2019年6月6日，工信部發(fā)放4張5G牌照，標(biāo)志著中國正式進(jìn)入5G元年，也由此引發(fā)了人們對(duì)5G技術(shù)潛在應(yīng)用的大范圍探討。其中，機(jī)器人、醫(yī)療、5G三大產(chǎn)業(yè)的融合，給人們帶來無限的想像。華大智造率先邁出了第一步，研發(fā)的遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人成為“機(jī)器人+醫(yī)療+5G”的先行者，讓想像成為了現(xiàn)實(shí)。在新冠肺炎疫情中，這款機(jī)器人先后在雷神山醫(yī)院、江岸方艙醫(yī)院、黃陂方艙醫(yī)院應(yīng)用。本刊記者采訪了華大智造研發(fā)總監(jiān)伍利，談一談遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人的研發(fā)歷程。

        初衷：解決邊遠(yuǎn)地區(qū)醫(yī)療資源匱乏

        我國邊遠(yuǎn)地區(qū)醫(yī)療資源匱乏，大部分基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)，如縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等衛(wèi)生機(jī)構(gòu)服務(wù)能力不足。為了解決這個(gè)問題，實(shí)現(xiàn)城市醫(yī)療資源向基層下沉，構(gòu)建有序的分級(jí)診療格局，從而提升基層醫(yī)療服務(wù)能力和效率，華大智造的遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。

        伍利表示：“之所以選擇遠(yuǎn)程超聲為切入點(diǎn)，是由于我國超聲醫(yī)生資源不足，已知缺口為15萬，且超聲人才培養(yǎng)周期長、難度大，基層超聲醫(yī)師匱乏。利用遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人，可使醫(yī)生操作遠(yuǎn)在千里之外的機(jī)械臂，實(shí)時(shí)進(jìn)行超聲掃描并給出診斷意見，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源的下沉與遠(yuǎn)程醫(yī)療的真正落地?！?/p>

        華大智造的遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人主要為缺乏專業(yè)醫(yī)療資源地區(qū)受檢人群進(jìn)行超聲檢查，如國內(nèi)偏遠(yuǎn)地區(qū)、醫(yī)聯(lián)體/醫(yī)共體下轄基層衛(wèi)生機(jī)構(gòu)、軍事設(shè)施、一帶一路跨國醫(yī)療援助等。在某些放射及傳感染環(huán)境下，用遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人對(duì)患者進(jìn)行病情監(jiān)測(cè)，如傳染性和危害性極強(qiáng)的呼吸道疾病患者，能夠保護(hù)醫(yī)護(hù)人員減少輻射和感染的幾率。

        全球首套六自由度遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人系統(tǒng)

        2017年，華大智造著手研發(fā)遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人。在近3年的時(shí)間里，華大智造與多家知名三甲醫(yī)院的臨床專家進(jìn)行了多次科研試驗(yàn)，以充分驗(yàn)證設(shè)備的準(zhǔn)確性和可靠性。

        目前遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人方向，在國際有來自法國公司的Melody系統(tǒng)，提供的是半自動(dòng)三自由度遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人系統(tǒng)，使用時(shí)病人端需要由護(hù)士引導(dǎo)機(jī)械臂輔助完成掃描動(dòng)作。19年西門子醫(yī)療發(fā)布了5G遠(yuǎn)程超聲機(jī)械臂產(chǎn)品原型，目前該系統(tǒng)處于研發(fā)中。華大智造的遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人系統(tǒng)，是全球首套六自由度遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程超聲診斷，全程可由醫(yī)生遠(yuǎn)程完成操作，將病人端醫(yī)護(hù)操作減少至最低。

        在研發(fā)過程中，深圳市羅湖區(qū)人民醫(yī)院為華大智造的研發(fā)團(tuán)隊(duì)提供了臨床使用反饋，協(xié)助產(chǎn)品不斷進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化迭代。在醫(yī)院幫助下，華大智造對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了多項(xiàng)雙盲測(cè)試，綜合判斷后診斷準(zhǔn)確率達(dá)到了95%以上，得到了臨床醫(yī)療專家的認(rèn)可。

        之后，華大智造聯(lián)合深圳市羅湖區(qū)人民醫(yī)院，對(duì)林芝市人民醫(yī)院開展遠(yuǎn)程超聲援助，援助病患數(shù)量近百例；聯(lián)合青海大學(xué)附屬醫(yī)院在果洛州人民醫(yī)院開展包蟲病遠(yuǎn)程超聲檢查，檢查數(shù)量500多例，有效緩解邊遠(yuǎn)地區(qū)缺少超聲醫(yī)生的困境。

        2020年春節(jié)期間，華大智造聯(lián)合浙江省人民醫(yī)院和301海南醫(yī)院，針對(duì)桐鄉(xiāng)市人民醫(yī)院的疑似新冠肺炎病例實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程超聲肺部檢查，有效避免醫(yī)患交叉感染，抑制疫情的進(jìn)一步擴(kuò)散。之后在雷神山醫(yī)院、江岸方艙醫(yī)院、黃陂方艙醫(yī)院，遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人都參與戰(zhàn)疫用于急重患者的超聲體征監(jiān)測(cè)，極大降低醫(yī)護(hù)人員的感染風(fēng)險(xiǎn)并保證檢查質(zhì)量，此特點(diǎn)已經(jīng)記錄在國家衛(wèi)健委能力建設(shè)與繼續(xù)教育中心出版的新冠肺炎超聲診斷實(shí)用手冊(cè)中。

        研發(fā)遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人的最初目的是解決醫(yī)療資源不平衡。而今年春節(jié)前夕爆發(fā)的新冠病毒疫情，為遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人開拓了一個(gè)全新的應(yīng)用場(chǎng)景。在這次疫情中，更多的人看到遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人具有非接觸診斷的特性，以及重癥病人的超聲診斷的臨床價(jià)值和意義。

        核心算法實(shí)現(xiàn)“真遠(yuǎn)程”

        遠(yuǎn)程超聲診斷系統(tǒng)集成了多傳感仿真探頭、互聯(lián)網(wǎng)安全加密、高保真低延時(shí)圖像傳輸、高容錯(cuò)音視頻傳輸、高精度機(jī)械臂柔性控制、力反饋等先進(jìn)技術(shù)。作為全球首臺(tái)遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人，研發(fā)過程可以說是摸著石頭過河，期間也遇到過不少難題。

        為了使機(jī)器人符合醫(yī)生的操作習(xí)慣，減少學(xué)習(xí)時(shí)間，快速上手，從并聯(lián)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)到串聯(lián)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，再到自研仿真探頭，主操作手模塊進(jìn)行了不下十次的迭代優(yōu)化。

        最大的難題是實(shí)現(xiàn)“真遠(yuǎn)程“，即在病人端無需特殊操作，全程可由醫(yī)生通過遠(yuǎn)程醫(yī)生端完成操作。

        醫(yī)生端的接觸面是一個(gè)二維平面，而遠(yuǎn)端的病人檢查部位是不規(guī)則形體，如何保證探頭根據(jù)外形輪廓以恒定壓力貼合皮膚，并跟隨移動(dòng)，對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域的機(jī)械臂有較大的難度。為此，研發(fā)團(tuán)隊(duì)為機(jī)器人系統(tǒng)引入了力反饋系統(tǒng)，并研發(fā)了柔性運(yùn)動(dòng)控制等核心算法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程“柔性控制”。在此基礎(chǔ)上，還進(jìn)一步根據(jù)國內(nèi)醫(yī)生操作習(xí)慣研發(fā)了醫(yī)生端操作方式，使得醫(yī)生無需對(duì)機(jī)器人進(jìn)行復(fù)雜操作，可以沿用過去的操作習(xí)慣，基本不用學(xué)習(xí),拿到機(jī)器后就可以上手操作。

        網(wǎng)絡(luò)傳輸也是一大難題。要實(shí)現(xiàn)信息安全加密、高保真圖像傳輸、低時(shí)延等需求，還要保證多路信號(hào)的同步性，保證遠(yuǎn)程診斷準(zhǔn)確可靠，就必須要克服網(wǎng)絡(luò)傳輸帶來的時(shí)延和同步問題。不過，一方面得益于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，另一方面依賴于自己研發(fā)的核心軟件算法，這一問題最終得到了解決。

        華大智造的遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人設(shè)備支持4G、5G、固網(wǎng)等多種通訊方式，在常規(guī)情況下，20M以上專線網(wǎng)絡(luò)，或者100M以上常規(guī)寬帶都可以滿足機(jī)器正常使用。以西藏林芝為例，當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)條件有限，通過固網(wǎng)和深圳羅湖進(jìn)行遠(yuǎn)程連接，已經(jīng)完成對(duì)林芝的百余例遠(yuǎn)程超聲援助。通過遠(yuǎn)程超聲系統(tǒng)，醫(yī)生可以和患者進(jìn)行實(shí)時(shí)交流，讓醫(yī)患雖各處一方，但能夠身臨其境“還原”現(xiàn)場(chǎng)診斷的效果。

        未來，5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋可以使得醫(yī)生端和病人端的部署更加自由方便，適應(yīng)更多場(chǎng)景，同時(shí)也會(huì)加快醫(yī)療機(jī)器人的普及。

        未來朝著遠(yuǎn)程、AI、自動(dòng)化邁進(jìn)

        此前，華大智造遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人在應(yīng)用上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)開花。不僅與301海南醫(yī)院合作建設(shè)遠(yuǎn)程超聲中心，實(shí)現(xiàn)三沙市人民醫(yī)院400多例海島軍民的遠(yuǎn)程超聲檢查，為海島官兵的突發(fā)戰(zhàn)創(chuàng)傷和訓(xùn)練傷提供及時(shí)精準(zhǔn)的評(píng)估，還為上海六院和臺(tái)州市大陳鎮(zhèn)衛(wèi)生院共建遠(yuǎn)程會(huì)診中心項(xiàng)目，已為50余例患者進(jìn)行了遠(yuǎn)程超聲診斷服務(wù)，成為上海市第六人民醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)科遠(yuǎn)程分級(jí)醫(yī)療長三角一體化示范項(xiàng)目，暨科技部重點(diǎn)專項(xiàng)椒江醫(yī)聯(lián)體超聲綜合評(píng)價(jià)及培訓(xùn)示范區(qū)項(xiàng)目。

        華大智造的遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人屬于創(chuàng)新型產(chǎn)品，無同類產(chǎn)品可比較，因此在資質(zhì)申報(bào)時(shí)被劃為NMPA3類醫(yī)療器械，已臨近獲批，目前在積極申請(qǐng)國家藥監(jiān)局針對(duì)疫情的應(yīng)急審批通道，加快拿證進(jìn)度。

        伍利透露，遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人將從遠(yuǎn)程、人工智能、自動(dòng)化三個(gè)產(chǎn)品方向來完善：一是遠(yuǎn)程升級(jí)。新一代機(jī)器人將兼容匹配更多廠家、型號(hào)的超聲，充分利用醫(yī)院現(xiàn)有設(shè)備資源，降低采購成本。二是自動(dòng)化超聲研發(fā)，由全自動(dòng)機(jī)器人對(duì)指定部位進(jìn)行掃查，實(shí)時(shí)替代超聲檢查人員，從而真正做到解決人力短缺問題。三是人工智能AI輔助診斷，針對(duì)特定部位，如乳腺、甲狀腺、頸動(dòng)脈等，開發(fā)輔助診斷系統(tǒng)，自動(dòng)識(shí)別病灶并進(jìn)行相應(yīng)分型，協(xié)助提高臨床超聲醫(yī)生診斷效率。

        華大智造的遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人，不過是新技術(shù)發(fā)展的一個(gè)縮影，僅僅邁出了一小步。隨著科技進(jìn)步，機(jī)器人、醫(yī)療、5G三大技術(shù)實(shí)現(xiàn)深度融合，將會(huì)有更多醫(yī)療機(jī)器人產(chǎn)品落地，推動(dòng)我國醫(yī)療產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展。