取材自cbinsights.com的文章”Paging Dr. Robot: How Robotics Is Changing The Face Of Medicine”

機器人學可以翻轉醫療業嗎？雖然有許多以醫學為中心的應用程式正在開發，但其用途的長期展望仍然有待觀察。許多產業看到機器人學的衝擊，醫學也不例外。

雖然和其他的產業相比，機器人學在醫學的進展緩慢，但是衝擊卻可能很大，醫學用的機器人學有助於降低人為失誤、改善復原時間、減少住院天數，最終可以提升病患的生活品質。

第一個醫療機器人應用的案例出現在1985年，當時是利用早期的外科機械手臂輔助進行活體組織切片手術，15年之後，第一個完全被FDA核准的系統（習稱為達文西手術系統）用於腹腔鏡手術，讓外科醫生可以經由操作台間接控制外科手術設備。

現在相關公司正積極開發新的機器人應用領域以探索醫學的未來，包括仿生學、發現疾病及復健等。例如，伊隆．馬斯克(Elon Musk) 的腦機科學新創公司Neuralink正在開發讓被截肢者與其義肢建立較好連結的尖端技術，汽車巨人豐田正在開發服務老年人口的解決方案，而嬌生公司則重度投資醫療機器人。

本文將探究這些巨大的野心是否化為現實，以及發掘醫療機器人進入主流的一些應用。

手術室內的機器人

談到外科手術，機器人幾乎都是作為高端技術的外科助手，幫助醫生進行微創手術，特別是難以觸及或微小的區域。這些系統大部分被FDA歸類為機器人輔助手術(RAS)裝置，讓外科醫生使用操作台進行手術，例如操作外科手臂、照相機及其他設備。RAS系統造成的切口較少且較小，並且可以降低失血及感染的可能性，表示病患受的折磨較小且併發症也較少。

因為具有上述優勢，手術機器人系統在過去10年來呈現顯著的成長。

全球裝設手術機器人的成長數量

最流行的機器人工具就是最老的達文西手術系統，但有越來越多的競爭者出現。

整形外科革命

RAS系統將會對整形外科造成巨大的衝擊，這個”機器人革命”肇始於2013年末，當時醫療科技公司Stryker以16.5億美元的價格買下膝關節及髖關節更換手術設備的製造商Mako Surgical。

Mako 膝關節更換手術機器人（照片來源MedCity News）

Mako系統可以按照CT掃描建立關節的3D模型，讓外科醫生可以針對個別病患進行術前規劃，然後這些規劃被載入系統並進行必要的調整，一旦規劃確認，機械手臂就會設定手術鋸的角度及平面，防止切口太深。光2018年Mako系統就在超過650個地點進行了將近80,000個膝關節及髖關節更換手術。

看到這個潛力，整形外科機械手臂的競賽已經鳴槍起跑，業界的一些大公司已經開始為外科醫生開發更好、更小的設備，同時也努力改善手術效果及降低成本。

醫療機器人的大咖玩家之一是嬌生公司，雖然過去數年嬌生公司在醫療機器人有一些不小的投資，但整形外科是主要的投資重心。為了嘗試直接和Mako系統競爭，嬌生公司整形外科事業部DePuy Synthes收購了巴黎的Orthotaxy。

Orthotaxy已經創造及開發了一款手術機器人原型用來幫助膝關節手術，其尺寸大概跟鞋盒一樣大，它的小尺寸（及較便宜的價格）就是市場的差異化因素，嬌生公司已經展示此原型，並預計在2020年亮相。

膝關節及髖關節手術的數量正在上升，並且是機器人最讓人感興趣的應用領域，特別是幫助進行門診病人手術的尺寸較小、價格不那麼貴的機器人，它比住院更具成本效益。

術前及術後的具象化

涉足膝關節及髖關節市場的另一家知名公司是Smith & Nephew，一家英國的醫療設備及製造公司。該公司在2019年初買下Brainlab的整形外科關節重建事業部，Brainlab開發及建立以軟體為基礎的醫療技術，幫助整形外科醫生設計術前規劃與術後評估的整個手術工作流程，目前這項技術正在500個地點實施。

NAVIO機器人輔助外科手術系統（照片來源：Smith & Nephew）

Smith & Nephew的目標是將Brainlab 技術整合至其在2016年花2億7千5百萬美元買下的手持NAVIO膝關節手術系統，該手持機器人系統幫助醫生更精準地進行手術，不需要CT掃描之類的術前影像。藉著將系統及工作流程技術與機器人裝置結合，Smith & Nephew打算擴展膝關節手術之外的技術，並且計畫在匹茲堡開辦研發中心，聚焦人工智慧、擴增實境及機器人系統的機器學習。

嬌生公司也對這個領域有興趣，並且和Alphabet’s Verily Life Sciences聯合創立機器人手術新興公司Verb Surgical，雖然這兩家公司都不願對Verb的細節多說什麼，但目標就是結合Verily的軟體開發專長與嬌生公司的產品線，建立適用機器人裝置的軟體工具。

探索遠程手術

機器人手術另一個有趣的開發方向是具有讓醫生遠端進行微創手術的潛力。第一個完整的遠程手術肇始於2001年，當時紐約的外科醫生使用Zeus機器人手術系統遠程切除一位法國病患的膽囊。從此之後，許多公司就在探索遠程手術，但是這項技術目前還在嬰兒期。

實例之一是血管機器人公司 Corindus，它在2018年第1輪募資2千5百萬美元，Corindus的CorPath system可以幫助印度的醫生將支架裝在20哩之外病患堵塞的動脈內。雖然目前技術仍處於萌芽期，Mayo Clinic正在探討遠程手術的可行性，遠程手術的挑戰包括必須具有準確的遠程觸覺回饋，幫助醫生瞭解用力太過或太輕，以及平面螢幕難以偵測的深度感知。

遠程機器人賦能手術對戰場醫療甚至太空探險任務等應用領域可能特別有助益。

用於發現疾病的機器人

1895年X射線的發現改變了醫學的面貌，讓醫生在診斷疾病及傷害的時候，有這個強有力的工具作為後援，更近一點，超音波、CT掃描、MRI等技術讓醫生能更為準確地診斷疾病及發現新現象。

時至今日，許多研究人員努力地尋找啟動下一波大突破的機器人，包括在人體內旅行的微型機器人，診斷疾病、偵測異常及發現潛在病患的機器人。

你可以吞嚥的機器人

膠囊內視鏡從2001年就得到FDA的核准，它是將微型相機放在藥丸大小的外殼內，這個藥丸被病患吞下之後就在腸胃道內移動，並且相機會拍攝照片讓醫生判斷身體是否有異常現象。

照片來源：Wikipedia

雖然這種技術相當容易檢視腸胃道的內部，但是醫生仍然對藥丸如何在病患體內航行有些意見，因為他們還無法控制藥丸的走向及拍照部位。現在新的技術正嘗試賦予醫生及醫療從業人員能夠遠端控制藥丸機器人的移動，以色列內蓋夫本-古里安大學(Ben-Gurion University)的Bio-inspired and Medical Robotics Laboratory即是開發這種微型機器人的實驗室之一，其研發的藥丸讓醫生可以控制機器人探索特定的區域，這和之前機器人被動在體內漂流的方式不同，醫生得以檢查被動藥丸所無法抵達的特定患部，使可以診斷的範圍大增，如果這項技術能夠成功，其他潛在的應用也可以實現，例如使用微型機器人進行活組織檢查或者特定區域的投藥治療。雖然微型藥丸機器人可以顯著改善目前的診斷工具，但其尚處於研發的初期階段。

改善肺部健康

肺臟是身體最難診斷的器官之一，CT掃描及MRI在發現潛在腫塊方面很有用，但是如果不採取切片檢查，醫生也無法確認腫塊是良性或者是癌細胞，大部分的肺部手術都很複雜，並且病患的恢復過程也很痛苦。

嬌生公司在2019年用34億美元買下一家專精肺部健康的手術機器人開發商Auris Health。

Monarch控制器（照片來源：Auris）

Auris經FDA核准的系統稱為Monarch，可以幫助醫生確認及治療肺病，Monarch系統讓醫生可以控制配備小型相機的可彎曲支氣管鏡，以檢查肺部的氣道及收集肺部影像與樣本。和目前的技術相比，Monarch系統較不具侵入性，信賴度較高，並且可以接近肺部的區域較大。

初期以小數量病患樣本所得的結果相當樂觀，Monarch系統取得小瘤切片的成功率高達92%，嬌生公司希望這個系統可用於肺病及癌症的預篩選及治療，避免或降低手術的必要性。雖然這些機器人在診斷上有不錯的表現，但其尚處於測試及試驗的初期階段。

供人類及機器人用的仿生肢體

目前涉及仿生學的新興企業及公司都在試圖創造可以像人體一樣運用自如的替代肢體。

可以更負擔得起的義肢

雖然質輕且不貴這兩個因素對使用義肢的兒童影響很大，但常常被忽略，小孩子因為發育快速，所以義肢常常很快就不合用，要再尋求適合的義肢是件耗時、挫敗且所費不貲的事情。

Open Bionics仿生手臂（照片來源：TechCrunch）

英國Open Bionics公司是直接聚焦在這個市場的企業之一，嘗試製造更能負擔得起的義肢，該公司已經完成6百萬美元的第1輪募資。Open Bionics使用3D列印技術製造其“hero arm”，這項產品已經在歐洲及美國的部分地區銷售，它可以拾起小物件、抓及握。

應用神經系統技術

雖然長久以來義肢已經展現了相當的功能性，但還無法讓使用者覺受到肢體的真實感覺。雖然抓及握在技術上已經沒有問題，但有些公司想要更上層樓，嘗試將義肢與神經系統及腦連結。

英國的神經工程新興公司Bios是從事神經技術與仿生學的企業之一，其已經募集了450萬美元的種子基金，從事義肢與身體神經連結的工作。該公司的主要技術稱為義肢介面裝置(PID)，號稱是”身體的USB連接器”，讓使用者可以直接連結義肢及神經系統，如此一來，就可以用腦來控制義肢，目前PID正在臨床試驗階段。

雖然腦中植入晶片現在聽起來有點太過科幻，但Elon Musk正嘗試讓它在未來成真，其新興公司Neuralink正在研究以腦訊號協調義肢裝置的系統，這個系統是讓使用者植入人腦-電腦介面(BCI)晶片，並將BCI直接連結到義肢，以腦控制義肢動作。

工業協作式機器人

協作式機器人(cobot)是和人類一起工作的機器人，也是仿生學想要積極切入的另一個領域，協作式機器人越來越常使用於工業及工廠環境，讓人類與機器人得以安全地互動，因為許多使用機器人的大型工業場所在設計的時候並沒有把人機互動事前納入考量，例如機器手臂如果沒有經過準確的校正，很可能就會把旁邊工作人員的手壓碎。

德國自動化公司Festo所生產的BionicSoftArm及BionicSoftHand就是做為協作式機器人的用途，這兩個產品是由軟性機器人學材料（例如氣充或液充材料）製成，讓它們更輕、更有彈性，並且能夠更安全地和人類互動。

復健機器人的成長

和仿生學有關的另一項產品是復健機器人，它在醫療業的發展出現不同的面貌，這些機器人是用來幫助中風及其他腦創傷病患的復原，以及幫助使用者恢復力量、協調與敏捷能力。

當人口老化，人們活得更長的時候，延續生活品質及降低傷害後的復原時間就變得越來越重要，注意到老年病人口增加的品牌商也許會看到復健機器人的商機。

老化人口的解方

豐田(Toyota)是復健機器人市場最大的廠商之一，其創新的動力部分來自日本的老化人口。

照片來源：Toyota

Welwalk WW-1000是Toyota開發的復健機器人之一，其是建立在跑步機上的外骨骼系統，並在2016年得到日本的核准，幫助中風患者學習如何再次走路，一些研究顯示與傳統方法相較，這個系統可以明顯增加復原的進度。

Toyota在這一塊有更大的野心，其開發的產品包括吸引年長病患交談的社交機器人，以及可以執行像運送一桶水之類簡單工作的人類支援機器人。

早點開始復健

復健只是康復過程的第一步，但是對病患的精神與情緒健康以及身體安康極為重要。早些開始復健的病患可以減少住院時間、具有較佳的關節活動度且比較不會腫脹，就長期而言，所受的痛苦比較少。

照片來源：Movendo Hunova

Movendo Technology的Hunova system即是設計作為早期復健的機器人，這個經過FDA核准的機器人最近被裝設在美國一家以機器人支援復健為核心業務的公司MossRehab。Hunova具有兩種功能，一是作為復健工具，另一是追蹤病患活動的監視系統，提供臨床醫生即時資訊。

機器人可以幫助病患更快速地移動，這個工作原來可能需要好幾位醫療專業人員才能完成，因此對受傷嚴重以致全身無法移動的病患特別有用。

德國Reactive Robotics公司正在開發VEMO復健系統，它是用來幫助臥病在床需要重症特別護理的初期復健病患，VEMO機器人助手幫助臥病在床的患者移動其腿部，讓他們可以進行復健運動。

開發這些復健機器人的公司希望科技能為病患提供量身定做的照護，在醫療院所工作的機器人可以幫助醫療專業人員聚焦在早期復健工作上，讓病患可以早日康復離院。

醫療機器人其他常見的用途

機器人除了用在醫院的醫療流程之外，也實現了很多其他的用途，例如醫生與病患的溝通、滅菌等。

清潔房間避免感染

滅菌對醫院來說是件很重要的事，醫院獲得性感染(HAI)及手術部位感染(SSI) 會延長病患住院時間，並且每年耗費的金額高達數十億美元，提供清潔服務的機器人在這一方面會有很大的幫助。

資料來源：疾病動力學，經濟與政策中心

Purple Sun及Xenex提供的清潔機器人使用UV光降低醫院的致病菌，最近的一份研究報告指出UV光可以消除手術室中幾近98%的病原菌。

業務範圍包括橫跨美國境內超過400家醫院的Xenex公司表示，其開發的滅菌機器人使用UV技術清潔醫院及設備。Purple Sun最近和Northwell Health合作，在Northwell醫院系統推廣其UV清潔技術。

傳遞機器人讓專業人員騰出時間專心照顧病患

傳遞工作是醫院及醫療機構尋求機器人協助的另一個領域，他們希望機器人可以降低藥物治療及測試結果的等待時間，並且能夠接手一些技術含量比較低的工作，讓醫療專業人員能夠花更多時間在病患照護的優先事務上。

Moxi機器人(照片來源：Diligent Robotics)

Aethon開發的自駕機器人Tug可以幫醫院的醫生及護士做一些傳遞服務的工作，包括運送床單、藥物及測試結果等。加州大學舊金山醫療中心(San Francisco Medical Center)是Tug的主要試驗場所之一，它在2015年購買了25台。

Diligent Robotics的高階Moxi機器人是人工智慧支援的機器人助手，可以幫助醫生及護士執行一些不需要面對病患的工作。Moxi的機械手臂可以執行簡單的工作，例如撿起盒子，Moxi在試驗階段可以做的工作相當有限，大部分是在夜間工作，例如將預先規劃的供應品送到醫生及護士處。

最終是期望像Moxi之類的機器人可以程式化以執行某些和時間有關的特定工作，例如每天早上收床單，以及依據個別病患的需求進行支援工作。

從任何地方都可以進行溝通

另一個非屬手術領域但也呈現成長趨勢的產品是網真機器人（或稱為遙現機器人，telepresence robots），它可以讓醫療專業人員和遠端的病患進行溝通。InTouch Healthcare公司在2003年推出Dr. Robot機器人，它配備有螢幕並且可以經由網路或無線的方式讓病患與醫生面對面遠端溝通。

傳統網真機器人新增的一個功能是可以自行沿著路走，甚至可以由一個房間到另一個房間，就像醫生在醫院巡診一般。例如Ava Robotics開發的機器人可以連結內建的思科會議系統，並使用iRobot技術進行勘測及熟練謹慎的移動，讓醫生可以和年長、臥病在床或偏遠地區的患者進行溝通。

照片來源：Ava Robotics

醫學機器人面臨的潛在挑戰

雖然機器人在醫學應用有長足的進步，並且很多人預期它會有亮麗的未來，但這項科技要被廣泛採用仍有一些障礙需要克服。

FDA自2015年針對手術機器人進行的小型研究計畫顯示，雖然機器人系統越來越常使用於內視鏡手術，但過程中仍然經歷了數量不可忽視的技術困難及併發症，雖然這個錯誤的數量相對較少，但完全依賴機器人不是沒有風險，以下是幾個最相關的挑戰：

金錢及時間的花費：機器人公司經常碰到的障礙就是機器的花費，建造能夠準確複製外科醫生手、腕及指頭動作的機器人是極為燒錢的事，1台機器可能就要花費1百萬美金，這還不包括醫生及護士的訓練費用。

法規及責任：對許多新興企業及醫療保健公司而言，醫療核准是另一塊絆腳石，使用於人類的機器人裝置必須經過FDA的核准，這個過程需要冗長且昂貴的測試期。另外也有責任問題需要考量，如果機器人對病患做出不正確的診斷，誰應該負起責任？機器人越獨立自主，錯誤的後果就越引人關切。

隱私權問題：使用者也會關切隱私權，當越來越多的機器人接受人工智慧及機器學習的訓練時，開發這些機器人的公司將可以取得有關病患個人及私密醫療資訊的數百萬個數據點。

未經證明的技術：缺乏數據可能會阻礙新科技的推廣，雖然許多醫療機器人呈現的結果相當樂觀，但因為推出的時間大都不夠久，所以就長期的使用效果及成本效益而言，就沒有太多的真實世界的數據。

倫理議題：2019年初，有人被網真機器人診斷為即將死亡，點燃了何時使用網真技術始為恰當的論戰。與使用機器人有關的倫理議題大致有幾個面向，例如恐懼隱私權的侵犯，使用機器人會讓病患否定與社會的互動行為。

結論

毫無疑問醫療機器人技術仍將持續存在，機器人在保健領域的發展可以為日後病患得到較好的治療鋪路，並改善長期的成效，包括內視鏡手術、直覺式義肢及較短的復健期等好處。

但是就長期而言，機器人技術如要對病患照護造成顯著影響，則仍有許多障礙需要克服。除了複雜且昂貴的研發工作之外，此領域的企業還要考慮法規、定價及醫療專業人員的訓練等問題，更不用說，還有和藥物本身一樣敏感的情緒及倫理等面向。

雖然機器人技術在保健方面有一大堆的優點，但是因為尚在萌芽階段，其是否能克服接連而來的挑戰，並產生長期且深遠的影響則尚未可知。