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產業技術評析
放射科醫學影像設備與新興遠距檢查技術趨勢探討
發表日期:2024-07-24
作者:黎和欣(工研院)
摘要:
超音波檢查在醫學領域扮演了關鍵角色,能夠非侵入性地即時展示器官與組織狀況。透過此技術,醫生能直接觀察血流、組織結構及器官功能,進而規劃精確的診斷和治療方案。
全文:
一、前言
超音波檢查在醫學領域扮演了關鍵角色,能夠非侵入性地即時展示器官與組織狀況。透過此技術,醫生能直接觀察血流、組織結構及器官功能,進而規劃精確的診斷和治療方案。執行超音波檢查的操作者需具備解剖學、生理學、超音波原理及影像解讀的專業知識,並通常需持有專業證照,以確保其擁有所需的知識與技能。
超音波檢查的準確性與安全性大幅依賴操作者的技術與經驗。即便是在遠距醫師的口頭指導下進行異地協作,操作者仍需展現高水準的專業技能與執行能力。例如,2021年台東馬偕醫院支援綠島的遠距心臟超音波檢查項目顯示,異地醫師協作通常需經過至少一個月的磨合期。透過遠端超音波遙控技術,患者可跨越地理限制,接受專業醫療服務,節省交通時間及成本,並擴展醫療服務覆蓋範圍。這對偏遠地區居民、行動不便者及在災難或緊急狀況中的患者尤為重要。然而,推動超音波遙控檢查的發展需克服技術、安全與隱私等多項挑戰。
二、產品技術趨勢分析
(一)遠端遙控超音波檢查需求提升
隨著醫療超音波需求增加,這種最常用的非侵入性檢查技術正向遠端遙控演進。遠端專科醫師能如同親臨現場般進行操作和判斷,及早發現病灶。現代技術已允許在極短時間內調整超音波探頭的位置和角度,以符合遠端專科醫師的需求,這與過去需要透過視訊會議或不同地點醫師溝通的方式大不相同。然而,遠端超音波遙控檢查系統在技術上仍有提升空間,並需符合第二類醫材的相應規範。
(二)機械手臂技術創新
感測和控制技術的提升已使醫療檢查操作變得更快速、低延遲和準確。創新的機械手臂夾持設計與控制機制,配合先進的感應技術和靈活的機器人設計,不僅應用於腹腔疾病檢查,還已擴展至心臟病學、婦科學、泌尿學和神經學等領域。這些進步將遠距超音波檢查打造成更全面多功能的醫療工具,顯著提升病患的醫療可近性。
(三)人工智慧的整合與自動化
遠距操作與傳統醫師檢查習慣存在差異,需要經歷一段學習曲線。隨著人工智慧(AI)和機器學習技術的發展,遠距超音波檢查系統能夠透過智慧控制超音波探頭的角度,甚至主動調整和執行醫生的指示任務,從而減輕醫生的工作負擔,提高醫病交互效率及醫療品質。
三、國際廠商技術發展趨勢
(一)法國AdEcho Tech MELODY
法國AdEcho Tech公司的MELODY是美國FDA首件批准的臨床機器人遠距遙控心臟超音波系統。這個系統具有多項超音波探頭夾持的相容性和低頻寬要求,提供靈活且高效的診斷工具。對於缺乏專家的偏遠地區來說,MELODY特別有價值,能提供高品質的醫療檢查,並確保患者獲得及時的專家診斷。目前該系統處於不斷的改進和發展階段。系統特點包括:與多數超音波探頭相容、可於低網際網路頻寬下運行、機器手臂具有四個自由度、即時精確複製專家手部動作,施壓力度由患者端控制。
資料來源:AdEcho Tech公司官網(2024.05.10)
圖1 法國AdEcho Tech MELODY的臨床機器人遠距遙控心臟超音波系統
(二)波蘭ACCREA ReMeDi robot
波蘭ACCREA公司的ReMeDi機器人專為腹部觸診和遙控超音波檢查而設計,具有精密的手指力回饋和移動能力。醫生可以通過機器人模擬按壓患者患部,並觀察內臟器官的僵硬及患者反應。這款機器人仍在規範標準以及臨床研究與開發階段。
資料來源:ACCREA公司官網(2024.05.10)
圖2 ACCREA公司的ReMeDi腹部觸診和遙控超音波檢查機器人
(三)德國KUKA LBR Med
德國知名機械大廠KUKA公司的LBR Med是一款專為醫療領域設計的協作機器人,適用於器械扶持、遙控檢查等。LBR Med是全球首款取得國際電子電機委員會其安全測試IECEE-CB認證的醫療機器人元件,已被整合至多種醫療產品中。該機器人在臨床上已投入使用,並持續進行改進和優化。其特點包括:七軸輕型機器人設計,具有高靈敏度碰撞辨識和觸覺能力,特別適用於需要人機協作的醫療技術領域,並符合直接人機協作的控制系統要求。
資料來源:KUKA公司官網(2024.05.10)
圖3 德國KUKA的LBR Med醫療協作機器人
(四)中國華大智造的MGIUS-R3
中國華大智造公司的MGIUS-R3是一款六軸輕型機器人,提供低延遲感測及控制功能,使遠端醫生能夠直接操控超音波探頭進行遠端診斷。該系統已引入自動化演算法,根據患者情況自動規劃最佳的超音波掃描路徑,有效減輕醫生的工作負擔。目前,MGIUS-R3已獲得中國NMPA、新加坡衛生科學局HSA二類醫材和歐盟CE認證,具備國際市場的競爭力。
資料來源:中國華大智造公司官網(2024.05.10)
圖4 中國華大智造的MGIUS-R3六軸輕型機器人
(五)澳洲迪肯大學的Deakin ultrasound robot
迪肯大學(Deakin university)和Telstra合作開發的遠距超音波掃描系統,使遠端醫生能夠通過遠距離遙控機械手臂進行心臟超音波檢測。這款六軸輕型機器人加入了探頭接觸力回饋技術,並通過立體視覺眼鏡增強遠端操作者的距離感和空間感知能力,提升診斷精度和操作體驗。
資料來源:Deakin university(2024.05.10)
圖5 Deakin university和Telstra合作開發的遠距超音波掃描系統
(六)臺灣工業技術研究院 Remote Ultrasonic Diagnostic System
我國遠距檢查相關技術中,工研院與合作夥伴共同研發的「5G超音波遠距遙控診療技術」是全臺首創有效突破地理位置的就醫限制,允許醫師在遠端精準且即時地操作超音波探頭進行細微檢查,極大提升醫療服務的可及性和效率。該系統採用了六軸輕型機器人設計,提供高度的操作靈活性和精確性,並結合探頭接觸力回饋技術,增加操作的直觀性。這使得遠端醫師能夠感受到探頭與患者皮膚的接觸壓力,有效減少操作中的不確定感。
此外,系統具備高容錯性網路傳輸能力,即使在網絡狀態不佳的情況下也能達到500毫秒的穩定操作,保證醫療過程的連續性和安全性。系統還配備了影像互動輔助技術,這一技術可以輔助探頭的起始點導航和調整超音波探頭與患部接觸面的角度,從而簡化操作難度並提升診斷效率。這種整合創新技術的遠距遙控超音波診療系統不僅提升了操作的精準度和靈活度,也為偏遠地區的患者提供了更高品質的醫療服務,展現了臺灣在高科技醫療領域的前瞻性和創新能力。
資料來源:臺灣工業技術研究院(2024.05.10)
圖6 臺灣工業技術研究院的5G超音波遠距遙控診療技術
整體來說,各國正在發展的產品中普遍應用了先進的機器人技術,特別是在控制超音波探頭的機械手臂上。這些機械手臂具有高度的自由度和精密度,能夠模仿人類手的細微動作,提高了操作的靈活性和精確性。人工智慧和機器學習技術也開始逐漸被用於增強超音波診斷的精確性,如自動調整探頭位置、分析影像和提供診斷建議。此外,許多系統增加了探頭接觸力回饋技術,這種技術允許遠端操作者感受到探頭與患者體表之間的接觸壓力,使遠程操控的體驗更加直觀和精確。這種回饋對於進行精細和敏感的醫療操作尤為重要,能夠提高診斷的安全性和準確性。
四、結論:臺灣遠距遙控檢查技術發展建議
(一)技術面
臺灣應持續投入資源於技術研發,尤其是超音波成像、機器人控制、人工智慧與機器學習等關鍵技術。這些技術的進步將直接提升機器人超音波系統的精準度、效率與功能,使之更加符合臨床需求。此外,積極探索如虛擬現實(VR)、增強現實(AR)及混合現實(MR)等新興技術在超音波醫療領域中的應用,將進一步提高醫療診斷和手術的精確度與效果。
(二)機會面
面對全球人口高齡化的趨勢,臨床醫療的發展越來越朝向疾病的早期診斷和治療,同時超音波掃描的需求亦持續增加。新興市場國家對醫學影像掃描的需求亦日益增長,臺灣應抓住這些機會,積極與國際上的醫療機構、科研機構和企業合作,共同開發新技術、拓展新市場,以提升產品的國際競爭力。
(三)生態面
臺灣針對超音波生成模組所使用的半導體元件具備良好的生產能力,加上醫用超音波影像設備的產業鏈完整,具備產業整合的潛力。應建立一個完善的產業生態系統,涵蓋醫療機構、機器人製造商、軟體開發商、投資機構等多方面,共同推動機器人超音波技術的發展和應用。此外,制定相關的標準和規範,規範產品設計、測試和使用,不僅保障產品品質和患者安全,也促進產業的健康發展。
(本文作者為工研院產科國際所執行產業技術基磐研究與知識服務計畫產業分析師)
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