医疗科技中的前沿技术应用

### 医疗科技中的创新力量：机器人、3D 打印与区块链的应用 #### 1. 手术自动化面临的挑战与策略 自动化机器人手术在机械、电气、软件方面存在潜在的安全漏洞。有观点认为，有监督的自主化将成为自动化机器人手术的替代策略。目前，这类技术系统在手术中广泛应用面临诸多挑战，包括系统的可用性和成本、缺乏培训设施、需要稳定安全的全球网络、医疗法律、伦理和资金问题等。 #### 2. 康复机器人的应用 康复机器人包括治疗机器人和机器人外骨骼，在医疗康复领域发挥着重要作用。 - **治疗机器人**：治疗机器人是可重新编程的多功能设备，用于执行如抓握、行走等不同的运动任务，主要用于中枢神经系统损伤后的感觉运动障碍康复。它可以是远端辅助（如辅助手部功能）或近端辅助（如帮助肩部和手臂定位手部）。治疗机器人有被动和主动两种模式，被动模式下电机带动肢体进行关节被动活动，主动模式下设备通过传感器检测患者运动并增强任务，所捕获的数据可用于反馈和制定个性化治疗方案，辅助治疗师进行监测和记录。高效且用户友好的人机界面（HMI）对于专业人员和患者采用这些技术至关重要。 - **机器人外骨骼**：机器人外骨骼是可穿戴设备，用于增强身体有残疾（如肌肉无力）用户的身体机能，作为矫形设备帮助行走和进行日常活动。其在医疗康复中的潜在作用包括： - 提高用户独立性； - 带来如改善肠道/膀胱功能等次生益处； - 减轻慢性疼痛； - 降低痉挛程度； - 增加骨髓密度； - 减少关节运动的能量消耗； - 提供自动化、重复、长时间和高强度的物理治疗，节省资源； - 提供客观的运动学和动力学参数测量，量化患者康复进展。 机器人外骨骼康复系统可分为固定/静止系统和移动/地面行走系统： | 系统类型 | 特点 | | ---- | ---- | | 固定/静止系统 | 具有固定结构和移动平台，可实现自动化物理治疗，减轻治疗师负担。患者穿戴外骨骼进行步态训练，固定系统通过悬吊减轻患者体重，便于下肢运动。 | | 移动/地面行走系统 | 主要用于帮助脊髓损伤或下肢瘫痪患者实现下肢运动，为下肢关节提供动力，便于站立、行走、爬楼梯和坐下等独立活动。但使用该设备需要患者具备平衡能力和良好的上肢运动功能，初始训练需要治疗师协助。 | 虽然机器人神经肌肉康复在临床实践中有一定作用，但患者需要进行培训和准备，以实现从训练到实际应用的过渡。此外，在低收入和中等收入国家，获取这些设备存在困难。机器人神经肌肉康复主要用于中风治疗，其效果取决于提供的辅助类型。它还可作为客观评估工具，为运动恢复过程提供见解。神经康复设备，特别是上肢设备，应允许手部和手指进行最佳抓握和释放功能，并结合视觉和触觉反馈。为保持患者的积极性，训练方案应与现实生活中的日常任务相关，虚拟现实游戏在改善中风后手臂功能方面具有潜在帮助。机器人康复在评估和决策支持系统中可发挥作用，为患者提供定制的康复策略，还可提供重要的生物反馈，增强康复过程。机器人技术可将治疗师从其他患者的活动中解放出来，但不能取代治疗师的作用。未来，机器人康复需要医学、康复、工程和计算机科学等跨学科专家的紧密合作。 ```mermaid graph LR classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px A(康复机器人):::process --> B(治疗机器人):::process A --> C(机器人外骨骼):::process B --> D(被动模式):::process B --> E(主动模式):::process C --> F(固定/静止系统):::process C --> G(移动/地面行走系统):::process ``` ####