促进健康 医疗科技的重要课题

除了生产在线的巨型手臂之外，机器人已经深入生活的各个角落，尤其是在需要极端精准与细致的外科手术上，机器人在医疗环境中扮演起愈渐重要的角色。图片：台湾大学智能机器人及自动化国际研究中心

科技快速发展，让各类领域的应用也跟着急速进步，智能医疗就是一个最好的例子，让医疗保健也更加「科技化」了。

想像一下：开刀时，外科医生不再拿着手术刀站在病人身旁，在无影灯下进行手术，而是「坐」在控制台前，眼盯3D立体屏幕操作指令，让机器手臂代替自己的双手，在病人身体里进行各种切割、剥离、止血、缝合等动作。这种看起来是科幻小说的情节，事实上已经发生在我们身边。

事实上，除了生产在线的巨型手臂之外，机器人已经深入生活的各个角落，尤其是在需要极端精准与细致的外科手术上，机器人在医疗环境中扮演起愈渐重要的角色。以外科手术为例，如果将传统纯以医生执刀技术为中心的手术定义为第一代外科手术的话，透过机器手臂整合智能装置来进行的新型态手术，则可以说是第三代外科手术。

手术风险如何降低

外科手术的重点，在于精准处理病灶，传统手术纯粹依靠执刀医生的技术，在精准度与术后照护上都有相当大的考验。早期传统的开腹手术，外科医生总被教育：手术，就是必须把视野开到最大，但也基于如此，传统手术最大的缺点就是创伤大、伤口大，虽然它达成了治疗的结果，但随后复原期间需使用大量止痛药，加上伤口会暴露于空气中的传染源，所以引发感染的机率就会较高。

对病患来说，开刀就是对于身体的伤害，因此让病患身体上「开口」缩到最小，以及让手术时间缩到最短，则是医生在手术时所需面对最重要的课题，而第二代的微创手术就应运而生。

微创手术虽然伤口比较小，对病患来说负担比较低，但这类手术仍有些限制。所谓的微创手术，其实主要是透过内视镜来进行手术，手术时医生会在病人身上打洞，然后透过旁边的一个屏幕来进行操作。

由于眼、手方向不一致，加上屏幕只能呈现平面影像，医生必须花更多时间去「转化」人体内的三度空间，一场少说3小时的手术，甚至更久的长达7、8小时都有，操作内视镜要一只单脚要随时踩，另一只脚要悬空，然后双手同时操作刀具，有时候还必须摆出各种奇奇怪怪的动作，很多医生在长期操作内视镜手术，反而让自己椎间盘突出，脖子、颈椎也常有「运动」伤害，如何降低手术时及术后照护的风险，成为医界人士努力的重要方向，愈渐精密的机器人就成为外科手术的重点选项之一。

用机器人开刀

早从1972年就有人提出开发「医疗用机器人」的构想，但在当时仍属技术开端的智能机电产业，医疗机器人的概念仍属于一种狂想。然而，随着通讯技术的快速发展，以及虚拟实境技术的出现，医疗领域也出现开发医用机器人的热潮。

在电脑CPU运算能力倍增，以及传感系统的快速发展之下，机器人可做的事情愈来愈精细，尤其是高端设备甚至可透过多轴控制模拟人类的细致行为，做出比人类更为细腻而精准的动作，自然而然人们就把需要极度精准动作的工作转交给机器人来「代理」，外科手术就是其中最重要的一环。

目前，第三代外科手术的技术，多是使用一般称之为「达文西手术系统」(da Vinci Surgical System)。达文西系统基本上由3个部份组合而成，包含4只机器手臂的手术台车(Patient Cart)、医生主控台(Surgeon Console)、中央影像系统(Vision System)，它整合了机器手臂、视觉系统及线上控制等系统整合。

医生可以透过3D-HD的视觉影像，以及放大数倍的高分辨率视野，观察手术中需要注意的重要神经、血管和组织器官；多轴机器手臂可经由医生操控来执行精腻动作，操作精细的手术器械来执行精准的切除、修补和缝合，更可消弥传统手术不必要的手部颤抖；而透过影像传递与网络传输，让医生可以坐在主控台前实时控制机械手臂执行手术。

这说起来简单，但开发系统的难度颇高。首先，由于医生是坐在主控台前操作设备，而非直接站在手术台上观察病灶，所以影像信息与操作指令的实时性变得格外重要，医生在主控台的「一个口令」，手术台上机器手臂的「一个动作」，两者必须接近零时差，才不会有任何误失。

另外，包括影像与指令传递必须十分精准，因为人体并非工厂生产线，机器出错时只要排除瑕疵品就可以解决，因此信息传递的容错率必须降到极低，让影像可以最实时清晰地传递到医生主控台，而主控台所发布的操作命令，也必须精确地传递到执刀的机器手臂，才能让手术顺利地进行。因此在近期视觉系统与工业通讯的发展逐渐成熟之际，智能医疗也才随着这些技术发展，迈入成熟之林。

机器人的研究与设计是一门广泛的科学，从电脑科学、微生物学、心理学、医学到电子和机械工程的领域，更需要整合软件业、学术界及制造业等不同产业，才能制作出真正实用的机器人。从制造物品到照顾人体，机器人的「眼光」已经完全不同。

科技加持  仍需完整系统支持

近年，全球医疗费用每年合计超过5万亿美元、美国每年因医疗失误而损失170亿至290亿美元、超过6成的美国医院必须同时管理超过百种以上的信息系统及界面、英国病患等待入院手术的时间平均为4周。

对于面临重重挑战的全球医疗体系而言，以上的数字只是冰山一角。

医疗服务体系是社会安定的基石，为了解决其中纠结复杂的问题，医疗改革在世界各国几乎都成为主流议题及政策方向。在医疗改革的千头万绪里，医疗信息技术改革是极为关键的一环，原因就在当前医疗服务体系的运作必须仰赖多重信息系统的支持，系统愈是强大灵活，就愈能彰显运作效益。

事实上，随着信息及通讯技术的日新月异，许多企业、产业甚至是国家都重新思考其运作体系，并以各种崭新方法来运用信息及通讯技术，以更智能的方式运作。

以台湾为例，现在台湾主流医疗院所的「电子化」，最重要的一项，即是世界上许多国家都在积极推动的「电子病历」。事实上，病历电子化确实已成为全球有志推动智能医疗的国家，有志一同的政策。

受全民健康保险制度之赐，台湾医疗院所病历数据电脑化的状况相当普及，根据卫生署在2005年底所进行的「医疗院所病历电子化现况调查」结果显示，当时就已有5成以上的医院病历数据进行电脑化，约3成医院病历电子化已进展至院内整合阶段，并逐渐迈向院际之分享与交换应用，显示过去几年推动病历电子化之发展已具初步成效。

有了数据  如何使用才是重点

科际整合后，在信息科学上，应用领域包含众多机会。尤其在云端运算技术成为「显学」后，各种技术运用，都与云端运算相关。透过云端技术，数据与软件服务被移往网际网络上大型、共享、可延展的数据中心。凡具备联网能力的电脑终端装置皆可存取云端数据中心所提供的运算、储存及应用程序，就如同超级电脑一般。

透过虚拟化运算技术、平行运算技术及虚拟终端技术，云端运算在功能上因而能分别提供一机共享、多机分工及桌机线上代管等功能。在架构上，整个云端是由底层云端基础架构及上层云端应用软件所构成，该运算架构所带来的显着效益包括：公用运算、降低使用者成本支出、资源分享及扩展、IT管理的简化、集中化安全提升、多备援点之高可用性等优势。

但电子病历在推广上，除了所需要的费用不低外，由于医院及其他医疗环境的工作流程非常复杂，众多工作人员包括医生、护士、技术员以及各类行政人员，经授权后皆可进入电子病历数据档，如何有效地保护这些电子病历的安全，不致于造成病人的隐私权遭到侵犯，也成为电子病历推动过程中的主要挑战。

病历电子化能否成功推动，除了要提高医疗机构导入电子化的诱因外，医界与民众对使用电子病历的信心与信赖更是关键，除了与医疗信息隐私保护相关之法律议题宜详加检视，并适当调整外，医疗信息安全技术未来势必会扮演更重要的角色，这也是医疗科技发展的重要项目。