仿人生物醫學工程技術：下一項改變世界的技術？

        新一代（第四代）達芬奇Xi手術系統已于2014年4月1日被美國食品與藥品管理局（FDA）批準投入使用，而首個獲批入市的意識控制助殘機械臂——DEKA 手臂系統（DEKA Arm System）也已于2014年5月9日近期獲美國FDA批準。

　　1 “星球大戰風格”機械臂

　　DEKA手臂系統被命名為“Luke”——源于電影“星球大戰”中的盧克?天行者（Luke Skywalker）所使用的機械臂。與以往的意識控制助殘機械臂不同的是，DEKA 手臂系統可以接收患者殘肢處肌肉收縮的電信號，將肌電圖（EMG）電極傳輸信號轉換成多達10種的肢體動作，完成使用鑰匙和鎖、料理食物、吃飯、使用拉鏈和梳頭等動作。美國國防部高級研究項目局（DARPA）曾指出，“為了接近人類手臂的自然狀態，這個手臂系統具有與一個成年人相同的大小、重量、形狀和握力”。

　　該機械臂由DARPA提供資助，DEKA Integrated Solutions公司負責研發。DEKA手臂系統由DEKA公司于1992年創立，其創辦人Dean Kamen是自學有成的發明家與工程師。除機械手臂系統外，該公司還研發了iBot疾病人行動機器人輪椅（為強生設計）和Homechoice洗腎機產品（為百特設計）等醫療產品。其中，iBot輪椅可仿人上下樓梯，而Homechoice是腹膜血液透析儀器則十分小巧，可帶上飛機或汽車。

　　2 仿人的達芬奇手術系統

　　而在DEKA手臂系統獲批約一個月前，FDA還批準了第四代達芬奇全自動手術系統。達芬奇全自動手術系統由總部位于美國加利福尼亞州的Intuitive Surgical公司研發，由外科醫生通過控制臺控制，采用微創方式完成復雜的外科手術。該系統的3D高清影像技術可以主刀醫生提供高清晰、全方位立體式手術視野，通過醫生控制臺操控機器手臂來極大程度地解放外科醫生，而仿真手腕手術器械則消除了顫動，減低手術風險，降低失敗幾率。截至2012年為止，由達芬奇機器人輔助完成的手術超過20萬臺。

　　與之前的達芬奇全自動手術系統相比，達芬奇Xi系統采用了四個微創手術刀的設計，且為影像和器械提供了更為強大的可擴展性。得益于此，該手術系統的應用領域也從前列腺切除手術、心臟瓣膜修復和婦科手術擴展至更為復雜的手術。例如，在手術的過程中同時完成切除以及檢查。

　　3 仿人生物醫學工程的發展

　　DEKA手臂系統、達芬奇Xi手術系統只是近期仿人生物醫學工程發展的兩個典型案例，事實上類似的例子已經有很多。以仿人型殘疾人假肢為例，就有Otto Bock假肢、TBM假肢、HIT/DLR假肢、i-LIMB假肢、FluidHand假肢等多種功能的假肢已經得到開發。再如，2010年加拿大推廣的神經外科手術的機器人具有特別敏感的觸覺，可以讓醫生通過最清晰的視覺來完成大腦的顯微手術。

　　除了功能上的開發外，仿人生物醫學工程中涉及的核心元器件的開發也在飛速發展，芯片企業也正在參與這一領域的研發。例如，英特爾投資公司（Intel Capital）就曾向世界頂尖的歐洲仿人機器人研制企業Aldebaran Robotics投資1 300萬美元，后者面向個人服務、醫療護理及自閉癥兒童輔助治療等領域，研制并銷售先進的可編程仿人機器人。這些機器人可執行包括面部與語音識別、定位感知功能等功能。

　　事實上，神經形態芯片也是典型的案例之一。而得益于神經形態芯片的發展，必然有越來越多、日趨精密的仿人生物工程技術得到開發。在德國，研究人員已經在實驗室內掌握了讓神經細胞在芯片表面生長的技術，且成功控制神經細胞在芯片上的生長方式，使神經細胞能有目的地處理信息。

　　4 改變世界的技術？

　　對此，微軟創始人比爾?蓋茨（Bill Gates）曾于2007年就預測，未來每個家庭都將家用機器人，2013年更是表示，機器人將成為科技市場下一項改變世界的技術。

　　而在醫療領域，機器人醫生這種技術在疾病治療中的運用，將是未來發展的必然趨勢。以前述的達芬奇機器人為例，在機器人使用前，微創醫生需要超長的時間才能精密地掌握醫療技術。利用達芬奇機器人的立體成像、微創手術刀和控制臺，醫生可以在相對較短的時間內完成同類水平的手術——在某種程度上，其操作甚至比專家更為“精準”。

　　隨著信息技術等的復合應用，將會有越來越多的功能得以實現。例如，隨著通信技術的發展，以下情景或許將成為現實：醫生只需在任何一處利用通信終端，就可以遠程遙控機器人為病人提供治療服務——目前，在“密歇根中風網絡”等案例中，遠程遙控機器人的顯示屏可以顯示醫生的動態面孔，而病床上的患者則可以通過遠程遙控機器人實現與醫生的對話，而醫生則可以通過網絡指揮機器人，為急診室里的中風病人診斷病情并提供治療方案。

　　仿人生物醫學工程技術，是否會如同互聯網一樣，成為下一項改變世界的技術?