中国中医药报官方号 2024年07月29日 15:52 北京；作者：徐婧（本报记者）

近年来，“十四五”国家重点研发计划智能机器人重点专项团队致力于不断优化针灸机器人，为患者带来全新治疗体验──

2023年，电影《流浪地球2》里酷炫的可穿戴“钢铁侠”──外骨骼机器人给观众留下了深刻的印象。随着机器人在医疗领域的拓展应用，用于腹腔镜手术的达芬奇机器人、可以优化手术路径的骨科手术机器人等不断涌现。在针灸领域，有没有这样的机器人呢？

依托灵活、稳定的机械臂，通过程序“植入”中医针刺手法，一根银针正被刺入人体合谷穴进行针灸治疗。2017年，在第九届李光耀杯全球创新创业大赛中，南京中医药大学硕士研究生徐天成团队研发的针灸机器人一经亮相即引发了国际关注。2022年，徐天成慕名加入了由广东工业大学教授何昭水领衔的“十四五”国家重点研发计划智能机器人重点专项“面向资深中医施针经验自动化深度智能的针灸机器人技术与系统”项目团队，经过数年研发，针灸机器人在无痛进针、获得“得气”感等领域实现了新突破。

“用以机器人为代表的工程化方法进行针灸治疗，将为患者带来较佳的就诊体验。”徐天成说。

临床发现灵感 针灸机器人取得突破

2015年，徐天成还在南京中医药大学针灸推拿专业就读，他参加了在广东工业大学举办的第十四届“挑战杯”中航工业全国大学生课外学术科技作品竞赛。这次大赛上，评委的一句“坚持人机互动开发针灸机器人，必将有突破。”为他点明了未来的研究方向。

硕士规培期间的工作经历让徐天成更善于从临床、患者的角度出发来思考科学问题。徐天成发现，临床上一名医术高超的针灸医生即使全天马不停蹄地工作，一天至多诊治百余名患者，而需要针灸治疗的患者实际远多于这个数目。不仅如此，针灸医师的手法必须经过数年的磨炼才能臻于娴熟，但专业针灸医生培养的速度却难以满足社会老龄化等因素带来的医疗需求……徐天成开始思考在智能化时代是否能通过科技手段最大化地复制、传承针灸专家的操作手法和取穴经验，从而为更多的患者服务。

此前，针灸机器人领域几乎是空白的。做一款智能针灸机器人从此成为徐天成的目标。

2022年，由广东工业大学牵头，天津中医药大学、东北大学、湖南大学等机构共同承担的“十四五”国家重点研发计划智能机器人重点专项“面向资深中医施针经验自动化深度智能的针灸机器人技术与系统”项目启动。徐天成有幸成为项目组团队成员之一。

“在医用机器人飞速发展的时代，达芬奇机器人等手术机器人已经广泛应用于临床，我认为针灸也应该有一款机器人，这是团队研发针灸机器人的初衷”。项目团队成员之一、广东工业大学自动化学院教授郭靖说。

团队首席科学家、广东工业大学教授何昭水表示，针灸机器人的成功研发不仅可以推动针灸标准化以及针灸科研发展，还可以应用于临床，提高针灸治疗的效率，更重要的是让更多原本难以开展针灸服务的医疗机构拥有智能化的针灸器械。

复制中医手法 机器人也会提插捻转

提、插、捻、转是中医针刺的基本手法。针灸机器人能否还原这些手法？该项目团队对此进行了深入研究。

团队运用分形几何学、图论等数学方法研发出的智能针灸机器人由机械手、取穴系统和穴位感知设备等组成。

人体全身布满穴位，机器人如何找准穴位呢？徐天成说：“不同人的身体虽有差异，但穴位分布位置是按照人体比例固定的。例如合谷穴，其定位在手背第1、2掌骨间，第二掌骨桡侧的中点处。不管你高矮胖瘦，你的合谷穴都在中点。因此，建立符合中医特色的取穴模型，机器人就可以按比例准确找到穴位。这一方法，是对传统针灸同身寸这一理念的延续。”

进针前，机器人会参照人的臂长和皮脂厚度等数据测算好穴位下针，逐步实现基于解剖特征的穴位自主定位精度优于1毫米，进针深度精度优于1毫米，提插深度在0～10厘米之间准确控制，误差小于3毫米，力感知的检测精度优于0.5牛顿等性能指标。

“针灸机械臂上装备力学、电学等多种传感器，以避免扎得太深，还能控制扎针的速度并匹配合适手法。”何昭水说。

为了捕捉中医针刺的手法，团队采集了大量老中医们的针刺手法。郭靖介绍，通过采集手法、分析手法、复现手法三步骤，实现了提、拉、捻、转等中医针刺的基本手法。

实现无痛进针 如何“得气”是研发关键

得气，是中医针灸治疗中的重要概念，指的是在针刺穴位后，患者会有酸、麻、胀、重等感受，而医生则会有针下沉涩而紧的感觉。这种感觉得到的快慢和强弱直接关系到针灸的治疗效果和疾病的预后。

如何让针灸机器人获得“得气”感，是研发的重点和难点。

“针灸机器人的研发，有三个最主要的过程，一个是用机械臂替代人手进行针刺操作，另一个则是用摄像头代替人眼找到穴位，第三个是用力学反馈等方式保证针刺到达合理的深度获得‘得气’感。这是三个看似相互独立却又深度联系的过程，对于人类针灸师来说或许只需要几秒钟即可完成，但要让机器人学会并熟练操作其实是一个较为复杂的过程。”徐天成说。

郭靖表示，机械臂虽然灵活且速度远快于人手，但在各种匹配于人体弧度的角度下实现灵巧操作还需要复杂的编程和调试。摄像头虽然具备极高的采集精度，但面对由于不同角度光线产生差异化阴影的人体表面，也需要积累大量的数据才能找准穴位。同时，尖锐的针具也具有一定的韧性，这也导致来自患者的力学反馈信号难以被常规的算法处理。更重要的是，上述三个过程，都要在极短的时间内由机器人自动完成，这既需要敏捷的信号反馈处理，又需要多个系统的实时联动。经过团队的努力，上述问题都被解决。

此外，基于进针速度与患者痛觉的定量关系开发出来的机械手可以实现高速进针，减少进针疼痛。同时，对于“痛感”不同的人群，依托算法和内置的力学传感器，当进针阻力达到阈值时可自动停止进针过程，保障安全进针。

针灸机器人还要多久才能用于临床？何昭水指出，要真正实现临床应用和产业化，这些机器人还需大量临床实验。接下来，团队将扎扎实实做好“后期打磨”及临床验证工作，力争让针灸机器人能够安全、高效地服务于临床。