讓醫(yī)護(hù)人員的常規(guī)檢查環(huán)節(jié)更加安全?！苯?jīng)過討論，幾位老師決定用科學(xué)在醫(yī)護(hù)人員與冠狀病毒之間筑出一道“高墻”。于是，隔離病房巡診機(jī)器人的應(yīng)急課題應(yīng)運(yùn)而生。根據(jù)設(shè)想和前線醫(yī)生的實(shí)地反饋，巡診機(jī)器人具備的主要功能包括測量體溫、聽診、超聲和咽拭子采樣。從而，一位醫(yī)生可以遠(yuǎn)程控制多臺巡診機(jī)器人，達(dá)到節(jié)約人力、降低風(fēng)險(xiǎn)的目的。聽診測量溫度咽拭子操作想法一經(jīng)確定，團(tuán)隊(duì)便立即展開項(xiàng)目工作，討論方案、確定方案、組建團(tuán)隊(duì)，迅速投入研制工作中。巡診機(jī)器人早投入使用，就可能保護(hù)更多的醫(yī)生與患者。但是，在機(jī)器人開發(fā)現(xiàn)場的工程團(tuán)隊(duì)成員并不多，航院博士生陳煜、航院碩士生李奇鐘、電機(jī)系本科生劉寒玉三名同學(xué)在現(xiàn)場研究，航院博士生祝世杰在家遠(yuǎn)程工作，主要負(fù)責(zé)寫控制程序，提供遠(yuǎn)程支持。除此之外，清華校友幫助解決測溫儀改裝成遙控的問題，計(jì)算機(jī)系師生幫助解決機(jī)械手操作軟件兼容的問題，機(jī)械系老師幫忙解決診斷器械夾具設(shè)計(jì)加工問題，車輛學(xué)院校友幫助解決機(jī)器人移動(dòng)底盤的問題，醫(yī)生們提供需要的專業(yè)知識和設(shè)計(jì)建議要求。此外，重要物料的缺失是團(tuán)隊(duì)成員們面對的另一個(gè)大難題?！皠傞_始的時(shí)候，我們除了機(jī)械臂，什么原料都沒有，物資非常缺乏。”陳煜說。

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    視覺服務(wù)視覺伺服主要是指利用視覺數(shù)據(jù)來控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。視覺伺服可以被描述為一種閉環(huán)控制算法，其誤差是根據(jù)視覺測量來定義的。該控制方案的主要目標(biāo)是減少誤差并驅(qū)動(dòng)機(jī)器人關(guān)節(jié)角度作為位姿（方向和位置）誤差的函數(shù)。這種類型的控制回路經(jīng)常應(yīng)用于需要物體檢測、伺服、對齊和抓取的物體操縱任務(wù)。以程圖展示了視覺伺服系統(tǒng)的基本構(gòu)建塊：很容易理解，減少這個(gè)控制回路（上圖中的光學(xué)系統(tǒng)塊）的處理時(shí)間將使機(jī)器人移動(dòng)得更快。實(shí)際上，它轉(zhuǎn)化為光學(xué)系統(tǒng)的延遲。該指標(biāo)主要基于成像傳感器的讀出速度、圖像處理時(shí)間以及與視覺伺服控制回路系統(tǒng)通信通道的實(shí)時(shí)能力。想象一下，您的機(jī)器人以1m/s的速度線性移動(dòng)，而您的系統(tǒng)的延遲為33ms。當(dāng)控制回路接收到位姿信息時(shí)，機(jī)器人實(shí)際上已經(jīng)移動(dòng)了33毫米。但是，如果系統(tǒng)的延遲為4ms，則移動(dòng)將為4mm。選擇系統(tǒng)不是基于其速度而是基于其延遲。機(jī)器人輔助手術(shù)有兩個(gè)系列的機(jī)器人輔助手術(shù)應(yīng)用。一種更類似于遠(yuǎn)程操作，外科醫(yī)生自己進(jìn)行視覺伺服，例如IntuitiveSurgical的達(dá)芬奇系統(tǒng)。我們現(xiàn)在將關(guān)注另一種類型的機(jī)器人，這些機(jī)器人需要實(shí)時(shí)自動(dòng)補(bǔ)償解剖結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。在典型的骨科手術(shù)中。

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光聲圖像引導(dǎo)機(jī)器人輔助顱底手術(shù)

我們研究使用光聲（PA）成像來檢測人體的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，如頸動(dòng)脈，在機(jī)器人輔助鼻內(nèi)經(jīng)蝶竇手術(shù)中，這些結(jié)構(gòu)可能位于被鉆骨頭的后面。在該系統(tǒng)中，激光器（通過光纖）安裝在鉆頭上，而二維超聲探頭則放置在顱骨上的其他位置。在相對患者參考系中對鉆頭和超聲探針都要會進(jìn)行追蹤。與傳統(tǒng)的B模式超聲相比，光聲成像具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1.激光能夠穿透骨骼的薄層；2.光聲成像圖像顯示激光路徑中的目標(biāo)。因此，激光可以用于（非侵入性）延伸鉆探軸線，從而可靠地檢測可能駐留在鉆探路徑中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。然而，這種設(shè)置會產(chǎn)生一個(gè)挑戰(zhàn)性很大的問題，即對準(zhǔn)。因?yàn)楸仨毞胖贸曁筋^，以使其圖像平面與目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)附近的激光線相交（根據(jù)術(shù)前圖像估算）。本文報(bào)告了為協(xié)助完成此任務(wù)而開發(fā)的導(dǎo)航系統(tǒng)，以及幻象實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，這些幻象實(shí)驗(yàn)表明可以檢測到關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，相對于鉆頭的精度約為1mm。

    便攜式超聲波或是幫助診斷COVID-19的有力武器COVID-19在世界范圍內(nèi)的流行積聚了可怕的力量。但是，研究人員表示：“超聲在嚴(yán)重急性肺炎的診斷、和療效評估中發(fā)揮著不可或缺的作用?！眹?yán)重急性肺炎是與嚴(yán)重的COVID-19病例相關(guān)的危及生命的疾病。醫(yī)學(xué)超聲可提供病人身體的即時(shí)、全動(dòng)態(tài)視頻，當(dāng)然超聲是以其在胎兒成像中的作用而聞名。它也經(jīng)常被用來成像，如心臟、肝臟、膽囊和腎臟。肺超聲是一種相對較新的醫(yī)學(xué)技術(shù)，可以追溯到，并在2008年發(fā)表的一篇研究論文中已進(jìn)行了描述?，F(xiàn)在，隨著全球范圍內(nèi)COVID-19病例已大幅增加，肺超聲已經(jīng)成為全球?qū)乖摬〉那傲嗅t(yī)療工具。醫(yī)院正在使用它來監(jiān)測甚至診斷病例，特別是在缺乏檢測或無法獲得檢測的地方。有趣的是，作為醫(yī)護(hù)人員的前線系統(tǒng)，許多醫(yī)院并不是依賴于他們比較大、的固定式或推車式超聲機(jī)器，這些機(jī)器的價(jià)格可能在5萬美元到10萬美元之間，而是依賴于價(jià)格十分之一甚至更低的手持便攜系統(tǒng)。飛利浦、通用電氣、西門子、佳能和幾家初創(chuàng)公司——ButterflyNetworkInc.和ClariusMobileHealth是手持式超聲波系統(tǒng)的關(guān)鍵供應(yīng)商，這些系統(tǒng)在大約10年前才開始在醫(yī)學(xué)界迅速發(fā)展。該系統(tǒng)由一個(gè)傳感器組成。

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    隔離病房巡診機(jī)器人來了！清華人在逆行！2020年的春天，告急，所有的人停下出行的腳步，卻有一群人逆風(fēng)而行。他們穿上白衣，就像一束火焰，點(diǎn)燃自己，照亮人間的希望。他們是這個(gè)春天麗的身影，也是所有清華人的牽掛?！搬t(yī)生救人，工程師提供裝備，醫(yī)工結(jié)合力量大！”2月2日，清華大學(xué)航天航空學(xué)院教授鄭鋼鐵在他的朋友圈里擲地有聲地寫道。行勝于言。他是這樣說的，更是這樣做的。2月24日，由他作為技術(shù)負(fù)責(zé)人的第二臺多功能隔離病房巡診機(jī)器人，走進(jìn)北京地壇醫(yī)院。從1月25日大年初一項(xiàng)目啟動(dòng)，到第16天投入臨床試驗(yàn)，再到第30天奔赴抗擊正式試用，他們“醫(yī)工結(jié)合”發(fā)揮多方優(yōu)勢，科研備“戰(zhàn)”，創(chuàng)造了“清華速度”！快，就是責(zé)任！當(dāng)前，時(shí)間就是生命。“快，就是責(zé)任！”除夕夜，經(jīng)過和清華大學(xué)精細(xì)醫(yī)學(xué)研究院院長、北京清華長庚醫(yī)院執(zhí)行院長董家鴻的多次討論，鄭鋼鐵了解到前線隔離病房中的醫(yī)護(hù)人員面臨高風(fēng)險(xiǎn)。副校長尤政和長庚醫(yī)院討論項(xiàng)目身為航天工程方面的教授，鄭鋼鐵和他的團(tuán)隊(duì)更善于系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)急處理問題。作為臨床醫(yī)學(xué)院的教授，董家鴻對如何對抗和保護(hù)醫(yī)生有豐富的經(jīng)驗(yàn)，這為機(jī)器人的研制提供了充分的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。“或許可以用機(jī)器人為醫(yī)護(hù)人員隔離風(fēng)險(xiǎn)。

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    真正實(shí)現(xiàn)微創(chuàng)靶向醫(yī)療！新型微機(jī)器人攜帶藥物可在血液中“逆行”直接作用細(xì)胞在未來，許多疾病可能會通過微小的機(jī)器人在血液中游走、輸送藥物等來。這類醫(yī)療機(jī)器的試驗(yàn)來自于馬克斯·普朗克研究所的研究人員，他們從白血球中獲得靈感，設(shè)計(jì)出了一種新的微型機(jī)器人，可以在血液中“逆流而上”移動(dòng)。這種機(jī)器人本質(zhì)上是玻璃微粒，寬度不到八微米。一半是涂有一層鎳和金的薄膜，另一半則是攜帶藥物有效載荷。在這個(gè)測試中，有效載荷是分子以及識別細(xì)胞的抗體。新的機(jī)器人并不像其他微型機(jī)器人那樣在血液中游動(dòng)，而是通過沿著血管壁滾動(dòng)的方式移動(dòng)，很像白細(xì)胞一樣。這種運(yùn)動(dòng)的方向可以通過磁場從體外控制。當(dāng)接通電源后，金屬涂層的一側(cè)會將球體拉向該方向。研究人員在實(shí)驗(yàn)室里的模擬血管中進(jìn)行了測試，發(fā)現(xiàn)磁力足夠強(qiáng)大，可以逆流拖動(dòng)機(jī)器人。當(dāng)關(guān)閉后，機(jī)器人只是隨著血液流動(dòng)，可能會讓科學(xué)家們精確地控制機(jī)器在身體的哪個(gè)部位移動(dòng)?！袄么艌?，我們的微型機(jī)器人可以通過模擬的血管向上游游動(dòng)，由于強(qiáng)大的血流和密集的細(xì)胞環(huán)境，這是很有挑戰(zhàn)性的?！痹撗芯康闹饕髡遈unusAlapan說?！澳壳暗奈⑿蜋C(jī)器人都無法承受這種血流。此外。

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