數(shù)字健康也稱為數(shù)字化醫(yī)療，在當(dāng)今的醫(yī)療保健中發(fā)揮著越來越重要的作用。一般來說，數(shù)字化醫(yī)療是指用于診斷疾病、管理疾病、識(shí)別患者的健康風(fēng)險(xiǎn)，并終將增強(qiáng)健康和提高生活質(zhì)量的數(shù)字平臺(tái)，通過將軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)和傳感器整合到醫(yī)療保健交付系統(tǒng)中，促進(jìn)醫(yī)療保健的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

近年來，隨著大數(shù)據(jù)、機(jī)器人、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能（AI）等技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字化醫(yī)療的發(fā)展更是如虎添翼。

醫(yī)療機(jī)器人重塑數(shù)字化醫(yī)療的明天

圖1：全球醫(yī)療機(jī)器人正在經(jīng)歷高速發(fā)展過程（圖源：Business Research Company）

醫(yī)療機(jī)器人主要用于執(zhí)行困難、重復(fù)或需要極高精度的任務(wù)，其目標(biāo)是增強(qiáng)和拓展人類的醫(yī)學(xué)能力，提高醫(yī)療實(shí)踐的整體有效性和效率。按照功能進(jìn)行劃分，醫(yī)療機(jī)器人可分為手術(shù)機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人、診斷機(jī)器人、遠(yuǎn)程機(jī)器人以及輔助機(jī)器人等類型。

醫(yī)院、門診手術(shù)中心和康復(fù)中心將是醫(yī)療機(jī)器人的主要終端用戶，其中，醫(yī)院約占市場份額的47%，其次是門診手術(shù)中心，占比為26%，康復(fù)中心約占23%。醫(yī)療機(jī)器人極突出的領(lǐng)域之一是在顯微手術(shù)中的應(yīng)用，手術(shù)機(jī)器人通過提供更高的精度、更小的切口和更好的可見度來協(xié)助外科醫(yī)生完成非常精細(xì)的手術(shù)。

手術(shù)機(jī)器人的一些關(guān)鍵特征包括：

高精度。機(jī)器人可以比人手更精確地執(zhí)行復(fù)雜的精細(xì)手術(shù)任務(wù)。

使微創(chuàng)手術(shù)成為可能。手術(shù)機(jī)器人只需更小的切口即可完成任務(wù)，這種微創(chuàng)手術(shù)降低了患者的創(chuàng)傷程度，術(shù)后恢復(fù)時(shí)間更短。

3D可視化操作。機(jī)器人中的3D顯示能提供更清晰的人體解剖結(jié)構(gòu)，外科醫(yī)生借此可細(xì)致地查看手術(shù)區(qū)域，以便精細(xì)化地完成復(fù)雜的顯微手術(shù)。

從這些特性中我們發(fā)現(xiàn)，微創(chuàng)手術(shù)是機(jī)器人在改善醫(yī)療保健方面極突出的作用。與傳統(tǒng)的開放式手術(shù)相比，這種方法使患者的創(chuàng)傷更小，恢復(fù)時(shí)間更短。因此，手術(shù)機(jī)器人在數(shù)字化醫(yī)療中一直處于市場前排地位并且保持高速發(fā)展態(tài)勢(shì)。StartUs Insights預(yù)計(jì)，從2025年到2030年，該市場將以12.4%的復(fù)合年增長率增長，特別是腹腔鏡部分，預(yù)計(jì)將以16.5%的復(fù)合年增長率增長，到2030年市場規(guī)模將達(dá)到91億美元。

機(jī)器人技術(shù)的另一個(gè)有前景的應(yīng)用是使用微型機(jī)器人診斷和治療疾病。這些可以被患者吞入的微型機(jī)器人配備了攝像頭，它們可以穿過消化道并捕捉詳細(xì)的病理圖像。這些圖像有助于醫(yī)生在早期發(fā)現(xiàn)潛在的問題，如腹部囊腫或心臟病等，顯著改善患者的預(yù)后。

與醫(yī)療機(jī)器人技術(shù)相關(guān)的核心技術(shù)

醫(yī)療機(jī)器人是設(shè)計(jì)用于協(xié)助醫(yī)療任務(wù)的設(shè)備，也可以將其看作是一個(gè)通過機(jī)器人手臂、自主系統(tǒng)或集成人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和高級(jí)傳感器的手術(shù)工具。然而，在設(shè)計(jì)這些先進(jìn)的、復(fù)雜的系統(tǒng)過程中仍存在諸多技術(shù)和監(jiān)管挑戰(zhàn)，需要?jiǎng)?chuàng)新的方法和人工智能等新興技術(shù)的支撐。

在醫(yī)療機(jī)器人運(yùn)行過程中，人工智能能夠幫助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)決策、精確運(yùn)動(dòng)和自適應(yīng)響應(yīng)。例如，人工智能驅(qū)動(dòng)的機(jī)器視覺大幅提高了手術(shù)精度，而機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）算法有助于優(yōu)化機(jī)器人控制系統(tǒng)。

手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)主要由主控制臺(tái)和從機(jī)器人組成。主控制臺(tái)由工具模擬器、視頻顯示器和PC組成。從機(jī)器人包括機(jī)器人手臂控制系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)和PC。坐在主控制臺(tái)前的外科醫(yī)生在實(shí)時(shí)視頻反饋的幫助下使用工具模擬器進(jìn)行手術(shù)。工具模擬器能夠?qū)⑹值膭?dòng)作轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)程PC，遠(yuǎn)程PC處理接收到的信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手臂控制系統(tǒng)復(fù)制相同的動(dòng)作。

手術(shù)機(jī)器人的實(shí)現(xiàn)通常需要傳感器、編碼器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等精密組件。以全局快門傳感器為例，在人工智能增強(qiáng)的感知系統(tǒng)中，傳感器通過捕捉精確的解剖圖像為外科醫(yī)生的操作提供強(qiáng)大支持。

ams OSRAM公司的緊湊型全局快門圖像傳感器就非常適合手術(shù)機(jī)器人的應(yīng)用，該傳感器搭載背面照明堆疊像素技術(shù)，顯著提升了2D和3D視覺系統(tǒng)性能，再通過先進(jìn)的片上降噪技術(shù)，可在原始圖像階段就實(shí)現(xiàn)出色的畫質(zhì)，有效降低了圖像信號(hào)處理器（ISP）的算法校正負(fù)擔(dān)。其中的Mira220是一款2.2MP近紅外增強(qiáng)全局快門圖像傳感器，專為2D和3D工業(yè)機(jī)器視覺應(yīng)用而設(shè)計(jì)。由于其尺寸小巧、具有可配置性以及在可見光和近紅外方面靈敏度高，Mira220在主動(dòng)立體視覺、機(jī)器人結(jié)構(gòu)光視覺和AR/VR中有著廣泛應(yīng)用。

圖2：Mira220全局快門圖像傳感器功能框圖（圖源：ams-osram）

在手術(shù)過程中，解剖結(jié)構(gòu)和手術(shù)區(qū)域的3D實(shí)時(shí)渲染能夠有效增強(qiáng)手術(shù)的實(shí)時(shí)可視化能力，從而助力外科醫(yī)生完成高難度的手術(shù)。

瑞薩電子的RZ/T2H是一款專為多軸機(jī)器人應(yīng)用設(shè)計(jì)的高性能MPU，它具有用于應(yīng)用處理的四核Arm Cortex-A55內(nèi)核和用于實(shí)時(shí)控制的雙Cortex-R52內(nèi)核，單芯片兼具強(qiáng)大應(yīng)用處理性能和高精度實(shí)時(shí)控制，可確保精確、高速的電機(jī)控制。此款處理器具有工業(yè)機(jī)器人、運(yùn)動(dòng)控制器和可編程邏輯控制器（PLC）等控制器所需的處理能力和外設(shè)功能。通過時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）和集成工業(yè)以太網(wǎng)，RZ/T2H簡化了多達(dá)9軸機(jī)器人的控制，同時(shí)提高了實(shí)時(shí)性能，可提供高級(jí)自動(dòng)化任務(wù)所需的功率和精度。

圖3：RZ/T2H高性能MPU系統(tǒng)框圖（圖源：Renesas Electronics）

本文小結(jié)

根據(jù)美國食品和藥物管理局（FDA）的說法，從支持醫(yī)生每天做出臨床決策的移動(dòng)醫(yī)療應(yīng)用程序和軟件到人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)，數(shù)字技術(shù)一直在推動(dòng)醫(yī)療保健的革命。2024年是數(shù)字健康突破性創(chuàng)新和快速增長的一年。從便攜式診斷工具到改變生活的人工智能進(jìn)步，這些發(fā)展使醫(yī)療保健更容易獲得、更個(gè)性化、更高效。

2025年將成為健康和保健服務(wù)發(fā)展的又一個(gè)重要年份。人工智能將更深入地融入臨床工作流程，由可穿戴設(shè)備驅(qū)動(dòng)的個(gè)性化醫(yī)療，以及機(jī)器人在患者護(hù)理中的廣泛應(yīng)用，這些趨勢(shì)將重塑2025年的數(shù)字健康。

隨著機(jī)器人技術(shù)、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的不斷發(fā)展，醫(yī)療機(jī)器人的未來看起來非常有前景。一些預(yù)期的發(fā)展包括以下三個(gè)方面：

一是增強(qiáng)的自主性。未來的醫(yī)療機(jī)器人可能會(huì)擁有更大的自主性，獨(dú)立或與人類醫(yī)生合作執(zhí)行任務(wù)；

二是機(jī)器人技術(shù)將進(jìn)入家庭醫(yī)療。機(jī)器人技術(shù)將在家庭醫(yī)療中發(fā)揮越來越大的作用，使個(gè)人能夠通過監(jiān)測和協(xié)助日常生活活動(dòng)的設(shè)備在舒適的家中接受治療；

三是人工智能輔助診斷。

人工智能機(jī)器人將不斷提高診斷的準(zhǔn)確性，幫助醫(yī)生更早、更有效地發(fā)現(xiàn)潛在的重大疾病。

醫(yī)療機(jī)器人技術(shù)的核心是將尖端技術(shù)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)相結(jié)合。如今，醫(yī)療機(jī)器人不再局限于手術(shù)室，它已經(jīng)成為醫(yī)療保健領(lǐng)域改變游戲規(guī)則的技術(shù)。醫(yī)療機(jī)器人的出現(xiàn)徹底改變了患者護(hù)理、手術(shù)程序和康復(fù)實(shí)踐。隨著機(jī)器人技術(shù)繼續(xù)與機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)分析、計(jì)算機(jī)視覺和其他技術(shù)同步發(fā)展，我們可以期待機(jī)器人在醫(yī)療保健領(lǐng)域發(fā)揮更重要的作用。