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2001年9月7日，身在紐約的著名外科學(xué)家雅克·馬雷斯科利用ZEUS手術(shù)機(jī)器人，系統(tǒng)完成了對身在法國斯特拉斯堡的68歲女患者的膽囊摘除手術(shù)。整臺手術(shù)耗時(shí)僅48分鐘，患者術(shù)后48小時(shí)內(nèi)恢復(fù)排液，無并發(fā)癥出現(xiàn)。馬雷斯科教授認(rèn)為，這是外科史上繼微創(chuàng)技術(shù)及電腦輔助應(yīng)用后的第三次變革，成功引入“全球外科技術(shù)共享”理念，無論醫(yī)生在何處，都能參與任何地方的手術(shù)。
這臺具有開創(chuàng)性特質(zhì)的手術(shù)被稱為“林白手術(shù)”。雖然手術(shù)成功完成，但是影像的傳輸和手術(shù)操作卻出現(xiàn)了延遲的現(xiàn)象，這使得遠(yuǎn)程手術(shù)難以實(shí)現(xiàn)。然而隨著通信技術(shù)不斷發(fā)展以及5G時(shí)代的到來，現(xiàn)代通信技術(shù)容量大、速率高、低延時(shí)的特點(diǎn)，能為遠(yuǎn)程醫(yī)療提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持，醫(yī)生可以更快調(diào)取圖像信息、開展遠(yuǎn)程會(huì)診以及遠(yuǎn)程手術(shù)。
遠(yuǎn)程醫(yī)療的好處是顯而易見的，通過以計(jì)算機(jī)技術(shù)、遙感、遙測、遙控技術(shù)為依托，充分發(fā)揮大醫(yī)院或?qū)？漆t(yī)療中心的醫(yī)療技術(shù)和醫(yī)療設(shè)備優(yōu)勢，對醫(yī)療條件較差的邊遠(yuǎn)地區(qū)、海島或艦船上的傷病員進(jìn)行遠(yuǎn)距離診斷和治療，可以極大地提高診斷與醫(yī)療水平，降低醫(yī)療開支，滿足廣大人民群眾的保健需求。
5G通信技術(shù)的出現(xiàn)，可支持在移動(dòng)狀態(tài)下更快速地傳輸大型圖像文件，例如CT、MRI產(chǎn)生的圖像文件，同時(shí)也可以確保安全地操控手術(shù)機(jī)器人完成遠(yuǎn)程手術(shù)。它將允許通過網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施遠(yuǎn)程控制對象，亦可以利用智能應(yīng)用與服務(wù)的數(shù)據(jù)互通，建立集成診療系統(tǒng)。
醫(yī)生能夠通過數(shù)據(jù)超鏈接，利用3D / UHD視頻遠(yuǎn)程呈現(xiàn)或UHD視頻流，對患者進(jìn)行遠(yuǎn)程虛擬診治，使偏遠(yuǎn)地區(qū)的患者足不出戶即可進(jìn)行疾病咨詢并獲取專家的診治意見。遠(yuǎn)程醫(yī)療加上遠(yuǎn)程手術(shù)機(jī)器人，可以讓專家在醫(yī)院為幾乎處于任何地方的患者進(jìn)行手術(shù)。這在一定程度上幫助了醫(yī)療資源的下沉，有利于解決現(xiàn)階段看病難、看病貴的社會(huì)問題。
5G的高速移動(dòng)通信屬性，還使得遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)可以覆蓋到常規(guī)有線通信難以覆蓋的邊遠(yuǎn)地區(qū)以及移動(dòng)場景。比如在救護(hù)車、高鐵等移動(dòng)環(huán)境下，利用5G通信依然可以實(shí)現(xiàn)高速的遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)。遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)正顯示出強(qiáng)大的發(fā)展勢頭。正如美國未來學(xué)家阿爾文·托夫勒曾預(yù)言的：“未來醫(yī)療活動(dòng)中，醫(yī)生將面對計(jì)算機(jī)，根據(jù)屏幕顯示的從遠(yuǎn)方傳來的病人的各種信息對病人進(jìn)行診斷和治療?！?/span>
隨著通信、計(jì)算機(jī)、醫(yī)療技術(shù)的快速發(fā)展以及人類不懈的努力，可以預(yù)期，不久的將來通過應(yīng)用遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)，任何人在任何時(shí)間地點(diǎn)都能獲得所需的醫(yī)療保健服務(wù)，也就是說，人們享受高科技帶來的醫(yī)療便利的日子離我們已經(jīng)不遠(yuǎn)了。
科幻電影《阿麗塔：戰(zhàn)斗天使》中的阿麗塔從被撿回來后完全“義體化”；DC漫畫中的鋼骨（Cybrog）在被炸成重傷后依靠高科技成為一半人類一半機(jī)械的生化人延續(xù)生命；漫威漫畫旗下的超級英雄冬兵戰(zhàn)士蘇醒后在斷肢處裝上了機(jī)械手臂……隨著科技的進(jìn)步發(fā)展，這些人機(jī)融合的場景在未來都有可能實(shí)現(xiàn)。
近來人機(jī)融合的代表便是當(dāng)下很火熱的外骨骼機(jī)器人。未來的外骨骼機(jī)器人將發(fā)展得更加完美和實(shí)用，成為人體與機(jī)器的完美結(jié)合。穿戴者和外骨骼成為一個(gè)閉環(huán)的協(xié)同系統(tǒng)。機(jī)器能通過肌電、腦電信號或傳感器感受穿戴者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)意圖，實(shí)現(xiàn)人機(jī)多自由度、全運(yùn)動(dòng)過程的實(shí)時(shí)同步和功能輔助；同時(shí)人也能體驗(yàn)到機(jī)器的工作狀態(tài)。
在未來，如“阿麗塔”一樣的機(jī)械義體和如“冬兵”一樣的機(jī)械義肢將成為現(xiàn)實(shí)。依托于材料科學(xué)、神經(jīng)接口和控制技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類為了突破自身肉體的限制或?yàn)榱颂嵘龤堈先耸康纳钯|(zhì)量，將可能選擇把機(jī)械融入自己的身體，成為半機(jī)械半人類的機(jī)械人。現(xiàn)如今，器官短缺一直是重要瓶頸，而異體移植后的排斥反應(yīng)也給病人帶來終生的困擾，所以，生物化器官的定制將極大突破上述困境。
通過精準(zhǔn)的模型重建和3D打印，可以獲得大到外形輪廓、小到血管分布都準(zhǔn)確的人工器官，同時(shí)，人工器官同樣具備生物活性，在確保生物功能性的情況下減小身體排異反應(yīng)。在未來，器官移植手術(shù)意味著一個(gè)全新的生物相容的機(jī)械器官將會(huì)代替原本幾近衰竭的人體器官繼續(xù)在人體內(nèi)發(fā)揮作用。
機(jī)械義肢將會(huì)解決殘疾問題，對于未來的殘疾人而言，定制化的機(jī)械手臂和機(jī)械腿等機(jī)械義肢將會(huì)完美地適配每個(gè)不同的殘疾個(gè)體，人工合成的神經(jīng)將會(huì)植入人體并連接機(jī)械義肢和大腦，雙向的神經(jīng)反饋會(huì)使得機(jī)械義肢的操控如我們自己的肢體一樣簡單直觀，安裝機(jī)械義肢后生活質(zhì)量或許還會(huì)比之前更高。
在科幻電影《普羅米修斯》構(gòu)建的世界里，那套完全自動(dòng)化的診斷和手術(shù)平臺Medpod 720i的構(gòu)思成了整片的小亮點(diǎn)，自動(dòng)掃描診斷、噴霧麻醉，甚至給人縫合傷口時(shí)就像是在使用訂書機(jī)，實(shí)現(xiàn)了治療三步走：進(jìn)去，治好了，出來。
另一部科幻電影《極樂空間》里面介紹的一臺關(guān)鍵設(shè)備：Medbay智能醫(yī)療倉，患者只需躺在里面，智能醫(yī)療設(shè)備就可以完成從掃描、診斷到治療、修復(fù)的一切過程，讓身體完成重啟，給你一個(gè)健康的身體。相信像這樣利用全自動(dòng)的醫(yī)療機(jī)器人開展外科手術(shù)會(huì)是未來醫(yī)療機(jī)器人發(fā)展的重要趨勢。
美國約翰·霍普金斯大學(xué)研究的一套名叫“Star System”的軟組織手術(shù)機(jī)器人進(jìn)行了一次豬大腸無人縫合測試，成功地自動(dòng)縫合了被切斷成兩截的豬大腸，其中60%的工作由STAR機(jī)器人自主完成?！癝tar System”系統(tǒng)包括一臺外科手術(shù)機(jī)器人（機(jī)器手）、3D成像識別系統(tǒng)、近紅外傳感器和一套自動(dòng)縫合算法程序。
它的視覺系統(tǒng)依靠近紅外熒光（NIRF）標(biāo)記，通過一個(gè)3D攝像頭記錄整個(gè)手術(shù)區(qū)域的圖像，并結(jié)合所得數(shù)據(jù)為自己實(shí)時(shí)規(guī)劃縫合任務(wù)。在測試中，機(jī)器人自動(dòng)并完美地完成了對測試軟組織的縫合。測試后的結(jié)論表明，機(jī)器人所縫合的部位與人類相比，縫合質(zhì)量相當(dāng)于一位從業(yè)7年以上的主刀醫(yī)生。
我們相信未來常規(guī)的外科手術(shù)終極形態(tài)會(huì)像《普羅米修斯》里那樣，完全由一套醫(yī)療程序全自動(dòng)控制機(jī)器人來完成，人類醫(yī)生可能會(huì)轉(zhuǎn)為研究開發(fā)新的術(shù)式或與機(jī)器人配合來完成更復(fù)雜的手術(shù)。
由自動(dòng)化的手術(shù)機(jī)器人親自“操刀”的手術(shù)將會(huì)進(jìn)一步降低手術(shù)創(chuàng)傷，同時(shí)機(jī)器人高度的精確性和穩(wěn)定性可以保證常規(guī)外科手術(shù)的一致性，為所有患者提供更為均質(zhì)化的醫(yī)療服務(wù)，憑借更加先進(jìn)的機(jī)器人手術(shù)技術(shù)，將極大降低手術(shù)帶來的痛苦，手術(shù)隨做隨走可能在不遠(yuǎn)的將來變成現(xiàn)實(shí)。
1966年，著名作家艾薩克·阿西莫夫出版了一部科幻小說《夢幻旅行》，講述了通過科學(xué)手段把人縮小到細(xì)胞大小，在人體內(nèi)經(jīng)歷了夢幻般的冒險(xiǎn)。這部小說啟發(fā)了很多科學(xué)家，雖然我們很難把真人縮小到細(xì)胞大小，但制作一個(gè)微型機(jī)器人代替人類進(jìn)入體內(nèi)完成作業(yè)是完全可行的。
所以一直以來，微型機(jī)器人成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)，我們都期盼機(jī)器人能聽從指揮，到達(dá)人體指定位置，在對人體危害最小的情況下遞送藥物或殺死病變組織。夢想并非遙不可及。2010年，美國科學(xué)家研制出一種DNA構(gòu)成的納米蜘蛛機(jī)器人，它們只有4納米長，比人類頭發(fā)直徑的十萬分之一還要小，這些機(jī)器人可以按照DNA的軌跡實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、移動(dòng)、轉(zhuǎn)向和停止等功能，科學(xué)家可以通過編程來辨別癌細(xì)胞并且控制納米蜘蛛殺死癌細(xì)胞。
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是納米機(jī)器人“身體”中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，英國劍橋大學(xué)科學(xué)家近日研制出迄今全球最小的納米發(fā)動(dòng)機(jī)“螞蟻”，它采用光驅(qū)動(dòng)，未來可應(yīng)用在水中導(dǎo)航裝置、環(huán)境感應(yīng)器及在人體內(nèi)工作的機(jī)器人上。
DARPA（美國國防部高級研究計(jì)劃局）正致力于一項(xiàng)In Vivo Nanoplatform（體內(nèi)納米載體平臺）項(xiàng)目，以幫助美國士兵快速診斷和治療多種疾病。這一舉措，可能會(huì)減少對前線醫(yī)護(hù)工作者的需求，因?yàn)閿y帶藥物的納米機(jī)器人可以存在于每個(gè)個(gè)體體內(nèi)并實(shí)現(xiàn)自主轉(zhuǎn)移。納米技術(shù)的先驅(qū)羅伯特·弗雷塔斯（Robert Freitas）已設(shè)計(jì)出一款名為Respirocyte的納米機(jī)器人，它可以攜帶90億個(gè)氧分子與二氧化碳分子，為一般紅血球攜帶量的200倍。
使用這種系統(tǒng)可以使得人類在跑步時(shí)得以全力沖刺整整15分鐘而體感并不疲憊，這一程度的供氧量也等同于人類能夠在水中自如憋氣長達(dá)數(shù)小時(shí)之久。
想象一下，當(dāng)你感冒時(shí)，不用再打針吃藥，醫(yī)生只需在你血液里植入納米機(jī)器人，機(jī)器人在體內(nèi)探測出病毒源頭，并到達(dá)病毒所在處“消滅”它。讓納米機(jī)器人進(jìn)入人體進(jìn)行血管探測，去除癌變細(xì)胞，進(jìn)行定點(diǎn)給藥?，F(xiàn)在，有許多病情是外科醫(yī)生用手術(shù)刀解決不了的，比如病源可能僅僅是一個(gè)病變細(xì)胞，此時(shí)，外科醫(yī)生的手術(shù)刀根本派不上用場，用藥物治療又會(huì)對患者的整個(gè)身體產(chǎn)生損傷，納米機(jī)器人“醫(yī)生”便有了用武之地。
醫(yī)生只需將載有數(shù)以萬計(jì)的納米機(jī)器人的藥液注入病人的血管，有導(dǎo)航作用的納米機(jī)器人會(huì)沿光路到達(dá)指定位置，進(jìn)行血管養(yǎng)護(hù)、健康檢查、精準(zhǔn)給藥、疾病治療和器官修復(fù)等工作，更小的納米機(jī)器人還可能去除有害的DNA或安裝正常的DNA，使機(jī)體正常運(yùn)行，延緩衰老。
納米機(jī)器人除了有治療的作用，還能起到隨時(shí)體檢并處理早期問題的作用，成為人體內(nèi)的“人造免疫T細(xì)胞”。納米機(jī)器人在人的血管網(wǎng)絡(luò)中漫游，進(jìn)行巡邏和檢查，盡早發(fā)現(xiàn)異常細(xì)胞，而且可以對人體內(nèi)細(xì)胞組織進(jìn)行修復(fù)。它不僅可以完成早期診斷工作，更重要的是可以充當(dāng)微型醫(yī)生并發(fā)揮治療作用，解決傳統(tǒng)醫(yī)生難以解決的問題。
比如殺死癌細(xì)胞，疏通血栓，清除動(dòng)脈脂肪沉積物等。攜帶有急救活性藥物的納米機(jī)器人在人體受到傷害時(shí)還能充當(dāng)“人造血小板”，幫助止血和加快傷口愈合。在可預(yù)見的未來，被視為當(dāng)今疑難病癥的癌癥、艾滋病、高血壓等都將迎刃而解。屆時(shí)，人類因疾病所帶來的痛苦將減少，人的壽命也將得到延長。
在《鋼鐵俠》系列電影中，賈維斯（Jarvis）是鋼鐵俠的AI管家，它是一款超智能軟件，能獨(dú)立思考，有人類的感情，會(huì)幫助鋼鐵俠處理各種事務(wù)，計(jì)算各種信息。
我國科幻電影《流浪地球》中的領(lǐng)航員空間站核心智能主機(jī)MOSS、《2001：太空漫游》中的超級計(jì)算機(jī)哈爾9000、《機(jī)器人總動(dòng)員》里掌管飛船運(yùn)行大權(quán)的機(jī)器人Auto和《星際穿越》里可以隨意調(diào)節(jié)幽默度的機(jī)器人Tars都是科幻電影中對于未來人工智能管家系統(tǒng)的假想。這些人工智能管家?guī)椭祟愄幚砀鞣N事務(wù)，去完成系統(tǒng)中的預(yù)設(shè)目標(biāo)和任務(wù)。
在未來的醫(yī)療場景中，應(yīng)該也將會(huì)有類似于家庭醫(yī)療健康管家系統(tǒng)存在，就像賈維斯一樣，對主人每天的生理健康指標(biāo)信息進(jìn)行收集并分析，得到相應(yīng)的結(jié)論提醒主人應(yīng)該對生活做出哪些調(diào)整。這樣的醫(yī)療系統(tǒng)配備有相應(yīng)的醫(yī)療機(jī)器人終端，就像電影《超能陸戰(zhàn)隊(duì)》中的機(jī)器人健康助手大白（Baymax），它最重要的任務(wù)就是通過攝像頭等設(shè)備掃描目標(biāo)用戶，感知其體征、健康數(shù)據(jù)和情緒，然后采取措施進(jìn)行健康護(hù)理。
在動(dòng)畫里，主人公阿宏兩次被大白抱住，一次是因?yàn)樽约焊绺缛ナ溃那榈牡吐浔淮蟀讙呙璧?；一次是掉入水中，被大白感知到體溫下降，而被抱住。大白還調(diào)整了自身的溫度，來提高阿宏的體溫。對于未來的家庭健康管家類型的醫(yī)療機(jī)器人來說，這些功能都將不會(huì)是問題。
“不敢生病”“社會(huì)圈子不斷萎縮”“情感訴求強(qiáng)烈”等特征，是空巢老人群體所具有的共性。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局最新數(shù)據(jù)，我國60歲及以上人口達(dá)到2.4億，占總?cè)丝诘?7.3%。為了面對即將到來的人口老齡化問題，健康管家不僅要實(shí)時(shí)對老年用戶的生理狀態(tài)和身體健康進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，對特殊危急情況進(jìn)行處理，比如聯(lián)系醫(yī)院急救等，還要關(guān)愛老年用戶的心理健康，緩解老人的孤獨(dú)感，為他們的晚年生活增添樂趣。
從現(xiàn)在來看，未來幾年基于5G建立起來的大規(guī)模醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)將覆蓋數(shù)以億計(jì)的健康檢測設(shè)備，以及臨床可穿戴設(shè)備和遠(yuǎn)程傳感器。5G將改善一系列遠(yuǎn)程醫(yī)療健康管理工作，醫(yī)生可依靠這些儀器持續(xù)捕獲患者的電子醫(yī)療數(shù)據(jù)，如生命基本體征，身體活動(dòng)頻率，甚至檢測出他們正在服用的處方藥物等。
這些數(shù)據(jù)可被醫(yī)生近乎實(shí)時(shí)接受，并且可以隨時(shí)隨地，在線訪問患者的醫(yī)療數(shù)據(jù)庫，及時(shí)得到疾病信息，提高診治質(zhì)量和效率，為患者提供個(gè)性化治療解決方案。總之，未來的家庭健康智能管家值得期待。
科幻電影《攻殼機(jī)動(dòng)隊(duì)》和《黑客帝國》中都展示了“腦后插管”的神經(jīng)接口技術(shù)，通過植入式的神經(jīng)接口實(shí)現(xiàn)人腦與計(jì)算機(jī)的直接互聯(lián)。目前，腦機(jī)接口技術(shù)（Brain-computer Interface, BCI）已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)人類或動(dòng)物大腦與外部設(shè)備的通信功能，為計(jì)算機(jī)開創(chuàng)一個(gè)單向或雙向的神經(jīng)接口。
單向腦機(jī)接口技術(shù)，計(jì)算機(jī)可以接受大腦發(fā)來的命令或發(fā)送信號到大腦，而雙向腦機(jī)接口技術(shù)則允許大腦和計(jì)算機(jī)之間的雙向信息交換。腦機(jī)接口技術(shù)探索了在人體神經(jīng)系統(tǒng)留下接口的可行性。隨著技術(shù)發(fā)展，接口形式會(huì)趨向通用，應(yīng)用對象也不再局限于簡單的運(yùn)動(dòng)指令傳輸，真正發(fā)展成為類似USB的神經(jīng)接口。
通過神經(jīng)接口，可以便捷地向外部設(shè)備發(fā)送指令，實(shí)現(xiàn)特定功能。通過人體植入芯片，可以隨時(shí)用意念調(diào)用身體健康數(shù)據(jù)，患者去醫(yī)院就診時(shí)將不用再反復(fù)化驗(yàn)和描述病情，通過簡單的神經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸，醫(yī)生即可快速準(zhǔn)確地掌握患者的身體狀況。有運(yùn)動(dòng)功能障礙的患者可以方便操作外部假肢完成各項(xiàng)動(dòng)作，真正做到假肢與人體的功能融合。
通過神經(jīng)接口，可以建立各項(xiàng)類似條件反射的應(yīng)激保護(hù)機(jī)制。例如高空墜落時(shí)外骨骼設(shè)備將自動(dòng)啟用，保證穩(wěn)定著陸；突發(fā)心肌梗死等急性重癥時(shí)，會(huì)自動(dòng)注射藥物并呼叫急救服務(wù)等。通過神經(jīng)接口，也可以實(shí)現(xiàn)“意念控制”，對下位機(jī)發(fā)出生物信號指令，下位機(jī)就會(huì)做出相應(yīng)的操作并實(shí)時(shí)進(jìn)行反饋。
神經(jīng)接口也可接受外部設(shè)備信息，輔助提高人類機(jī)體性能。醫(yī)生培訓(xùn)場景可能發(fā)生變化，不再是面對圖像等信息源，而是通過計(jì)算機(jī)模擬虛擬場景，通過神經(jīng)接口技術(shù)讓醫(yī)生融入其中，走入人體、器官甚至細(xì)胞之中，探察各項(xiàng)結(jié)構(gòu)。
康復(fù)訓(xùn)練也不再是“手把手”的指導(dǎo)，通過神經(jīng)接口向大腦運(yùn)動(dòng)中樞發(fā)送信號，驅(qū)動(dòng)各肌肉群準(zhǔn)確完成康復(fù)動(dòng)作，提升康復(fù)效果。神經(jīng)接口也極大地?cái)U(kuò)展了人體信息來源，人體感知將不再是認(rèn)識世界的唯一途徑，外部設(shè)備可以為盲人提供圖像，為聾啞人提供聲音，為心理障礙患者提供疏導(dǎo)，為阿爾茨海默患者提供記憶。
神經(jīng)接口還可以應(yīng)用在沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練中，就像影片《黑客帝國》中描述的一樣，通過神經(jīng)接口技術(shù)連接到虛擬世界中。對于學(xué)習(xí)使用外骨骼的患者，他們可以想象自己在走路和移動(dòng)，訓(xùn)練也會(huì)有實(shí)際反饋，讓他們通過機(jī)器人外骨骼行走。
神經(jīng)接口打開了人類與環(huán)境交互的另一扇大門，也許在未來，人體機(jī)能不再?zèng)Q定人類壽命，腦機(jī)互聯(lián)將可能以數(shù)字化的方式實(shí)現(xiàn)人類生命的延續(xù)。
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