醫療機器人技術 (電子書)

醫療機器人技術 (電子書) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

姜金剛
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具体描述

  本書講述醫療機器人的基本原理、基礎知識和行業應用。

  主要内容包括:醫療機器人的特點及分類、醫療機器人的關鍵技術、醫療機器人臨床應用的工程研究。從研究背景、研究意義、關鍵技術和典型實例幾方面對各類醫療機器人做了分析講解,分析了醫療機器人的發展前景。

  本書涉及的機器人包括:醫院服務機器人、神經外科機器人、血管介入機器人、腹腔鏡機器人、膠囊機器人、前列腺微創介入機器人、乳腺微創介入機器人、骨科機器人、康復機器人、全口義齒排牙機器人、正畸弓絲彎制機器人等。

  本書内容清晰,系統性強,不僅可以作爲醫療機器人技術的尖端參考書,助醫療機器人和生物醫學工程領域的研究人員、學生和技術人員鞏固基本原理與基本知識,了解業界尖端技術,還適合臨床醫學領域的醫生了解相關工程實踐。
 
医疗机器人技术的革新与未来:一部洞察人机协作新时代的深度指南 图书简介 本书并非聚焦于当前市场上已有的《医疗机器人技术(电子书)》所涵盖的具体技术细节或某一特定应用领域,而是以更宏大的视角,审视整个医疗健康领域因机器人技术崛起而引发的结构性变革、伦理挑战、监管框架的重塑,以及未来十年内人机协作模式的深度演进。 本书深入探讨了驱动医疗机器人技术爆炸性增长的底层科学原理——从先进传感器融合、高精度运动控制,到复杂环境下的自主决策算法。它详细剖析了人工智能(AI)和机器学习(ML)如何被嵌入到手术系统、康复辅助设备乃至日常护理机器人中,以期实现比传统操作更精细、更一致、风险更可控的医疗干预。 第一部分:范式转移——医疗领域的自动化前沿 本部分首先对全球医疗体系当前面临的挑战进行了详尽的梳理,包括人口老龄化带来的照护压力、医疗资源分配不均,以及对微创手术需求的持续攀升。在此背景下,本书描绘了机器人技术如何从早期的辅助工具演变为医疗决策链中的关键环节。 我们详细分析了手术机器人系统(无论其是否为我们提及的特定电子书主题)的设计哲学与演进路径。这包括对达芬奇手术系统(及其他竞品)在触觉反馈缺失、远程操作延迟等方面的经典局限性的深入讨论,以及如何通过引入超声波引导、实时图像配准和力反馈增强等技术,来弥补这些不足。重点关注了柔性机器人(Soft Robotics)在进入人体复杂腔隙方面的潜力,以及微纳尺度机器人在靶向药物递送和细胞级修复中的前沿探索。 此外,本书对介入放射学机器人进行了专门剖析。此类机器人如何使介入导丝的布放和血管造影过程实现毫厘级的精确控制,极大地降低了对患者的创伤和对医生经验的依赖。我们探讨了远程医疗(Telemedicine)与机器人技术的结合,描绘了在偏远地区实施高难度手术的未来场景,并分析了实现这一愿景所需解决的网络延迟、数据安全和法律责任等关键问题。 第二部分:智能化与自主性——算法在医疗中的落地 本部分的核心在于探讨机器人“智能”的内涵及其在医疗场景中的具体体现。这里的智能并非指通用人工智能(AGI),而是特指任务导向的、可解释的医学决策支持系统。 书中细致阐述了计算机视觉在术中导航中的应用。从术前影像数据(CT/MRI)的自动分割、病灶的三维重建,到术中对关键解剖结构(如神经、血管)的实时增强与标定,这些算法如何将复杂的二维图像转化为机器人可以理解和执行的控制指令。我们还探讨了深度强化学习(DRL)在训练手术机器人执行重复性高、模式固定的操作序列上的潜力与风险,特别强调了“黑箱”模型在人命关天领域应用时的可解释性(Explainability)要求。 康复领域是本书的另一重点。我们详细考察了外骨骼机器人的设计理念,如何根据患者的步态分析数据,实时调整驱动力矩,实现个性化、动态的步态辅助。同时,我们审视了人机交互(HMI)在康复训练中的重要性,探讨了如何通过生物反馈机制(如肌电信号EMG),让患者更直观地感知和控制辅助设备,从而最大化康复效果。 第三部分:伦理、监管与社会经济影响 机器人技术的快速发展,必然对现有的医疗伦理和法律框架提出严峻挑战。本书用大量篇幅分析了这些非技术层面的核心议题。 在伦理层面,我们探讨了责任归属问题:当一个自主或半自主的医疗机器人出现操作失误时,责任应由算法设计者、设备制造商、医院还是主刀医生承担?书中引用了多个虚拟案例,引导读者思考“机器决策”的道德边界。此外,数据隐私和患者知情同意在机器人辅助手术中如何重新界定,也是探讨的重点。 监管层面,本书对比了不同国家和地区(如FDA, EMA)对新型医疗机器人(特别是软件即医疗器械 SaMD)的审批流程。重点分析了如何对那些依赖持续学习和更新的AI模型进行持续验证和后市场监督,以确保其性能的稳定性和安全性。 最后,本书展望了医疗机器人对医疗工作者职业结构的深远影响。机器人不会完全取代医生,但它们将重新定义“医生”的工作内容。外科医生将需要从“执行者”转变为“系统管理者”和“复杂决策制定者”。本书旨在为医疗专业人士、技术开发者和政策制定者提供一个全面、批判性的视角,以迎接这个由精密机械与尖端算法共同构建的医疗新时代。 本书适合对前沿医疗技术、生物工程、人工智能在垂直领域应用,以及医疗政策制定有兴趣的专业人士和高阶学生研读。它提供了一个超越具体产品介绍的、关于医疗机器人未来形态的深刻洞察。

著者信息

图书目录

第1章 醫療機器人的特點及分類
1.1 醫療機器人的基本概念
1.2 醫療機器人的特點
1.2.1 概述
1.2.2 醫療機器人的應用優點
1.2.3 醫療機器人未來發展的趨勢
1.3 醫療機器人的結構
1.3.1 機器人系統的組成
1.3.2 醫療機器人的分類
參考文獻

第2章 醫療機器人的關鍵技術
2.1 遠端手術技術
2.1.1 遠端手術技術的背景
2.1.2 遠端手術的基本定義
2.1.3 遠端手術的運用實例
2.2 手術導航技術
2.2.1 手術導航技術的背景
2.2.2 手術導航技術的基本定義
2.2.3 手術導航技術的運用實例
2.3 人機互動技術
2.3.1 人機互動技術的背景
2.3.2 人機互動的基本概念
2.3.3 人機互動的運用實例
2.4 輔助介入治療技術
2.4.1 輔助介入治療技術的背景
2.4.2 輔助介入治療技術的基本定義
2.4.3 輔助介入治療技術的應用實例
參考文獻

第3章 醫院服務機器人
3.1 引言
3.1.1 醫院服務機器人的研究背景
3.1.2 醫院服務機器人的研究意義
3.2 醫院服務機器人的研究現狀
3.3 醫院服務機器人的關鍵技術分析
3.3.1 醫院服務機器人室內導航技術
3.3.2 醫院服務機器人的定位與避障技術
3.3.3 醫院服務機器人路徑規劃問題
3.4 醫院服務機器人的典型實例
3.4.1 移動式醫院服務機器人
3.4.2 自動化藥房
參考文獻

第4章 神經外科機器人
4.1 引言
4.1.1 神經外科機器人的研究背景
4.1.2 神經外科機器人的研究意義
4.2 神經外科機器人的研究現狀
4.2.1 立體定向神經外科
4.2.2 功能性神經外科及癲癇病灶定位
4.2.3 內鏡腦外科
4.2.4 神經外科腫瘤學
4.2.5 周圍神經手術
4.2.6 其他神經外科應用
4.3 神經外科機器人的關鍵技術
4.3.1 神經外科導航系統與定位技術
4.3.2 神經外科機器人遠端互動技術
4.3.3 神經外科機器人精準定位技術
4.4 神經外科機器人實施實例
4.4.1 Neuroarm 手術系統
4.4.2 ROSA 機器人輔助系統
參考文獻

第5章 血管介入機器人
5.1 引言
5.1.1 血管介入機器人的研究背景
5.1.2 血管介入機器人的研究意義
5.2 血管介入機器人的研究現狀
5.3 血管介入機器人的關鍵技術
5.3.1 血管介入機器人機械結構
5.3.2 血管介入機器人導航技術
5.3.3 血管介入機器人的安全
5.3.4 基於虛擬技術的手術模擬
5.4 應用實例
參考文獻

第6章 腹腔鏡機器人
6.1 引言
6.1.1 腹腔鏡機器人的研究背景
6.1.2 腹腔鏡機器人的研究意義
6.2 腹腔鏡機器人的研究現狀
6.2.1 腹腔鏡機器人的海外研究現狀
6.2.2 腹腔鏡機器人的中國研究現狀
6.3 腹腔鏡機器人的關鍵技術
6.3.1 腹腔鏡機器人持鏡手臂設計
6.3.2 腹腔鏡機器人的運動規劃及控制技術
6.3.3 腹腔鏡機器人的自動導航方法
6.3.4 腹腔鏡機器人的空間位置確定
6.3.5 腹腔鏡機器人的虛擬實境技術
6.4 腹腔鏡機器人的介入實例
6.4.1 da Vinci 系統
6.4.2 「妙手」系統
6.5 未來展望
參考文獻

第7章 膠囊機器人
7.1 引言
7.1.1 膠囊機器人的研究背景
7.1.2 膠囊機器人的研究意義
7.2 膠囊機器人的研究現狀
7.2.1 被動式膠囊機器人
7.2.2 主動式膠囊機器人
7.3 膠囊機器人的關鍵技術
7.3.1 膠囊機器人的微型化技術
7.3.2 膠囊機器人的密封技術
7.3.3 膠囊機器人的能源供給技術
7.3.4 膠囊機器人的驅動技術
7.3.5 膠囊機器人的定位與智慧控制
7.4 膠囊內鏡機器人實施實例
7.4.1 PillCam 膠囊機器人
7.4.2 OMOM 膠囊內鏡機器人
參考文獻

第8章 前列腺微創介入機器人
8.1 引言
8.1.1 前列腺微創介入機器人的研究背景
8.1.2 前列腺微創介入機器人的研究意義
8.2 前列腺微創介入機器人的研究現狀
8.3 前列腺微創介入機器人的關鍵技術
8.3.1 前列腺MRI 圖像的輪廓分割
8.3.2 前列腺微創介入機器人構型
8.3.3 前列腺微創介入機器人穿刺特性
8.3.4 前列腺微創介入機器人運動規劃
8.3.5 前列腺微創介入機器人的精確控制
8.4 前列腺微創介入機器人介入實例
參考文獻

第9章 乳腺微創介入機器人
9.1 引言
9.1.1 乳腺微創介入機器人的研究背景
9.1.2 乳腺微創介入機器人的研究意義
9.2 乳腺微創介入機器人的研究現狀
9.3 乳腺微創介入機器人的關鍵技術
9.3.1 乳腺微創介入機器人的兼容性
9.3.2 乳腺微創介入機器人構型
9.3.3 乳腺微創介入機器人穿刺針—組織作用機理
9.3.4 乳腺微創介入機器人路徑規劃
9.3.5 乳腺微創介入機器人的精確控制
9.4 乳腺微創介入機器人介入實例
參考文獻

第10章 骨科機器人
10.1 引言
10.1.1 骨科機器人的研究背景
10.1.2 骨科機器人的研究意義
10.2 骨科機器人的研究現狀
10.2.1 關節外科骨科機器人
10.2.2 整骨骨科機器人
10.2.3 脊柱外科骨科機器人
10.2.4 創傷骨科機器人
10.3 骨科機器人的關鍵技術
10.3.1 骨科機器人的機械系統
10.3.2 骨科機器人的電腦輔助導航系統
10.3.3 骨科機器人的人機共同系統
10.4 骨科機器人實施實例
參考文獻

第11章 康復機器人
11.1 引言
11.1.1 康復機器人的研究背景
11.1.2 康復機器人的研究意義
11.2 康復機器人的研究現狀
11.2.1 上肢康復機器人研究現狀
11.2.2 下肢康復機器人發展狀況
11.2.3 中國康復機器人發展狀況
11.3 康復機器人關鍵技術
11.3.1 康復機器人系統設計分析
11.3.2 康復機器人控制策略
11.3.3 康復機器人運動軌跡規劃方法
11.4 康復機器人的典型實例
參考文獻

第12章 全口義齒排牙機器人
12.1 引言
12.1.1 全口義齒排牙機器人的研究背景
12.1.2 全口義齒排牙機器人的研究意義
12.2 全口義齒排牙機器人的研究現狀
12.2.1 全口義齒排牙機器人的海外研究現狀
12.2.2 全口義齒排牙機器人的中國研究現狀
12.3 全口義齒排牙機器人關鍵技術
12.3.1 義齒模型的三維重建
12.3.2 全口義齒排牙規則的數位化表達
12.3.3 全口義齒牙弓曲線
12.3.4 全口義齒排牙機器人機械結構
12.3.5 全口義齒排牙機器人的精確運動控制
12.4 全口義齒排牙機器人排牙實例
12.4.1 單操作機全口義齒排牙機器人
12.4.2 多操作機全口義齒排牙機器人
參考文獻

第13章 矯正線彎折機器人
13.1 引言
13.1.1 矯正線彎折機器人的研究背景
13.1.2 矯正線彎折機器人的研究意義
13.2 矯正線彎折機器人的研究現狀
13.3 矯正線彎折機器人的關鍵技術
13.3.1 矯正線的數位化表達
13.3.2 矯正線彎折機器人結構
13.3.3 矯正線翹曲回彈機理
13.3.4 矯正線彎折機器人控制規劃
13.3.5 機器人矯正線彎折程序生成方法
13.4 矯正線彎折機器人的典型實例
13.4.1 弓絲彎折機器人實驗系統
13.4.2 實驗用例的選擇
13.4.3 澳絲彎折實驗結果
參考文獻

第14章 醫療機器人的發展
14.1 政策法規分析
14.2 市場分析
14.3 產業鏈結構分析
14.4 技術分析
14.5 未來發展方向
參考文獻

 

图书序言

  • ISBN:9786263321687
  • EISBN:9786263323131
  • 規格:普通級 / 初版
  • 出版地:台灣
  • 檔案格式:EPUB固定版型
  • 建議閱讀裝置:平板
  • TTS語音朗讀功能:無
  • 檔案大小:99.2MB

图书试读



  1980年代,機器人被首次引入醫療行業。經過40餘年的發展,機器人被廣泛應用於神經外科、血管、腹腔、前列腺、乳腺和骨科手術,康復與護理,口腔診療等多個領域。醫療機器人技術是集醫學、生物力學、機械學、機械力學、材料學、電腦圖形學、電腦視覺、數學分析、機器人等諸多學科為一體的新型交叉研究領域。醫療機器人不僅促進了傳統醫學的革命,也帶動了新技術、新理論的發展。作為一種新興的技術應用,機器人的應用將對整個醫療行業產生深遠影響。

  編著者從事醫療機器人研究多年,深感醫療機器人在醫工結合、臨床應用和關鍵技術等方面的研究存在諸多的難點,於是希望對現有醫療機器人研究進行歸類分析,將醫療機器人領域研究的最新進展介紹給機器人領域和醫學領域的專家和學者,以及投資者和決策者,故編著了本書。

  本書共分14章。第1章醫療機器人的特點及分類,主要對醫療機器人的概念、分類、組成、特點、應用優點和未來發展趨勢進行概要介紹。第2章醫療機器人的關鍵技術,主要從背景、基本定義和運用實例等方面對遠端手術技術、手術導航技術、人機互動技術、輔助介入治療技術等醫療機器人關鍵技術進行綜述分析。第3~13章從研究背景、研究意義、關鍵技術和典型實例幾方面對醫院服務機器人、神經外科機器人、血管介入機器人、腹腔鏡機器人、膠囊機器人、前列腺微創介入機器人、乳腺微創介入機器人、骨科機器人、康復機器人、全口義齒排牙機器人、矯正線彎折機器人等醫療機器人進行了重點講述。第14章醫療機器人的發展分析,從政策法規、市場、產業鏈結構和技術等角度對醫療機器人的發展做了分析。

  本書由哈爾濱理工大學姜金剛、張永德編著。第1、8、9、14章由張永德編著,第2~7章、第10~13章由姜金剛編著,全書由姜金剛統稿定稿。研究生王開瑞、馬雪峰、張貫一、路明月、代雪松、黄致遠、秦培旺、楊智康、劉博健、赫天華、霍彪等參與了本書的文稿處理工作,在此表示由衷的感謝!
 

用户评价

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我得說,當我翻開這本書的目錄時,心裡是抱持著極高的期望的。醫療機器人這塊領域,水很深,它牽涉的不僅是機械結構、人工智慧(AI)演算法這些「硬骨頭」,更與醫療法規、倫理規範以及臨床醫護人員的操作習慣息息相關。一本好的教科書或參考書,理應要能清晰地梳理出這條複雜的脈絡。我特別在意它對於「人機協作」的論述是否足夠深入。畢竟,機器人最終還是要成為醫師和護理師的延伸,而不是取代他們。所以,書中如果能有專章討論如何訓練現職醫護人員去信任並有效操作這些高階設備,或者探討未來醫學院的課程設計該如何納入這些新興技術,那將是非常實用且有價值的貢獻。台灣的醫療體系以高效聞名,如果能有效導入機器人技術,勢必能進一步優化資源分配,讓更多偏鄉或資源有限的地區也能享受到世界級的醫療水準。總之,這本書如果能把技術的「可能性」和應用的「可行性」做一個平衡的闡述,那它就成功了一半。

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這本關於醫療機器人技術的電子書,光看書名就讓人眼睛一亮,感覺是搭上了未來醫學的快車!身為一個長期關注科技如何改變生活的台灣讀者,我對於這類結合硬核工程與人道關懷的主題總是充滿好奇。老實說,這本書的選題非常具有前瞻性,在這個少子化、高齡化社會的背景下,機器人輔助手術、復健機器人甚至居家照護機器人的發展,絕對是下一個十年的關鍵戰略。我特別期待書中能深入探討台灣在半導體和精密機械上的優勢,如何能轉化成具備國際競爭力的醫療機器人產品。例如,從感測器精準度到人機互動介面的使用者體驗(UX)設計,這些都是影響產品能否在臨床上真正被採用的關鍵。如果書中能多舉一些國內外實際案例,例如達文西手術機器人系統在台灣各大醫學中心的應用現況與挑戰,那該有多好。光是想像那些精密的機械手臂,如何在外科醫師的精準操控下,完成過去難以想像的微創手術,就讓人對這門技術的潛力感到震撼。這不只是技術的提升,更是對提升病人照護品質的承諾。

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從一個對科技產品充滿熱情的角度來看,這本《醫療機器人技術》的封面設計就已經透露出它試圖走在時代尖端的企圖心。然而,現實的考驗在於,醫療科技的迭代速度,有時比消費性電子產品還要慢,因為牽涉到人命安全,法規審查非常嚴格。我非常好奇,書中對於「軟體即醫療器材」(Software as a Medical Device, SaMD)的觀點著墨多少?隨著AI演算法在診斷輔助和手術導航中扮演越來越重要的角色,這些「軟體」的驗證標準和安全機制,正成為業界的熱門討論焦點。如果這本書能夠涵蓋最新的國際標準(例如ISO 13485的更新方向,或是FDA對於AI審批的最新指引),那它就具備了極高的參考價值,不只是給學生看,對業界工程師和法務人員也會是寶貴的資源。畢竟,在台灣推動創新醫療器材,光是拿到衛福部的許可證,中間的行政和技術障礙就夠讓人頭痛了。希望書中能提供一些實務上的建議或案例分析,剖析這些挑戰。

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閱讀這類專業電子書時,另一個讓人期待的重點是它的「多媒體呈現能力」。相較於實體書,電子書在呈現複雜的機械結構或動態的生理互動時,有著不可取代的優勢。我希望這本書能充分利用電子書的特性,例如嵌入高解析度的3D模型、或是連結到外部的教學影片,展示機器人在手術室中的實際操作流程。想像一下,透過互動式的介面,讀者可以放大、旋轉一個關節鏡機器人的結構圖,觀察其馬達如何驅動精細的動作,那種直觀的學習效果絕對是平面插圖無法比擬的。如果書中只是簡單地用文字堆砌各種專有名詞,而沒有善用電子書的格式來輔助理解那些複雜的力學原理或控制迴路,那就太浪費了這個載體。對於想要跨領域學習的讀者來說,清晰的視覺化呈現,是建立起對「醫療機器人」這個龐大系統的整體認知,最快速有效的方式。

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最後,談談這類書籍的社會意義。醫療機器人技術的普及,不僅是技術層面的突破,更是關於「醫療普及化」的社會議題。一個很現實的問題是:這些昂貴的設備,如何能普及到非醫學中心層級的醫院,甚至偏遠地區的診所?這本書如果能探討「成本效益分析」(Cost-Effectiveness Analysis)以及「可負擔性」的議題,我會給予極高的評價。例如,與傳統手術相比,機器人輔助手術的長期下來的總體醫療支出(包括設備折舊、耗材、培訓成本)究竟如何?書中是否能探討一些輕量化、模組化,甚至開源(Open Source)的醫療機器人設計方向,以期降低進入門檻?台灣在研發創新上很有韌性,如果這本書能激發出更多本土化的、符合我們社會需求的醫療機器人解決方案,而不只是單純引進國外的產品規格,那它對台灣醫療產業的貢獻,就遠遠超越了一本單純的技術手冊的價值了。

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