現代醫學一定程度上是西方醫學，歐美在醫療設備的研發和產業化方面確實較為發達。而前沿科技研發往往來自高校院所醫工交叉合作，全球領先的實驗室在研究什么。那是醫療科技不遠的未來。
基本介紹
約翰斯霍普金斯大學Johns Hopkins University是美國第一所研究型大學，美國國家科學基金會連續33年將該校列為全美科研經費開支最高的大學。JHU有29名諾貝爾獎獲得者，目前在校任教的有4位，包括分子生物學家Peter Agre和Carol Greider，遺傳學家Gregg Semenza和天體物理學家Adam Riess。JHU有全美頂尖醫院，疫情期間美國數據就來自這里，可以看思宇醫械前期報道。
連續三十年入選全美頂級醫院名單！約翰斯霍普金斯醫院到底有多牛？
計算機感知和機器人實驗室LCSR（The Laboratory for Computational Sensing and Robotics）由來自懷廷工學院（WSE）、約翰霍普金斯大學醫學院（SOM）、應用物理實驗室（APL），肯尼迪克里格研究所、彭博公共衛生學院、克里格藝術與科學學院的研究人員組成，是醫療機器人、自主系統和生物傳感領域的國際領導者，是世界上規模最大、技術最先進的機器人研究中心之一。
LCSR目前從事許多研究領域，包括：
今年報道的機器人獨立完成腹腔鏡手術，就來自LCSR的成果。
LCSR歷程：
約翰霍普金斯大學機器人研究可以追溯到20世紀60年代初（機器人技術作為一門工程學科領域，始于第二次世界大戰中用于操縱放射性材料的遠程操作系統）。
當時約翰霍普金斯大學應用物理實驗室（JHU APL）的研究人員開發了約翰霍普金斯野獸，這是一種輪式移動機器人，可以導航走廊并自動定位并連接到墻壁插座，以自動為其電池充電。
懷廷工學院（WSE）的機器人研究始于1990年代中期，1992年Gregory Chirikjian，1995年Louis Whitcomb和Russell Taylor的到來推動了機器人發展。隨后，1998年NSF計算機集成手術系統與技術工程研究中心（CISST ERC）的成立推動了機器人項目的顯著增長，重點是醫療機器人。
計算傳感和機器人實驗室（LCSR）成立于2007年，旨在為機器人研究的廣泛跨學科項目提供基礎設施。約翰霍普金斯大學被廣泛認為是世界上頂級機器人研究機構之一，在醫療機器人領域排名第一。
LCSR的醫療機器人研究方向盤點（實驗室名稱和負責人）：
1.?計算機集成手術系統（CIIS）實驗室 –?Russell Taylor
Russell Taylor教授是計算機集成介入系統（CIIS）實驗室的負責人。該實驗室的存在是為了開發集成新型計算機和人機界面技術的手術系統，這些技術將徹底改變外科手術程序，擴展外科醫生的能力，以更低的成本實現更好的結果。最近的一些研究項目包括機器人輔助顯微外科（穩定手眼機器人），手術控制和計劃，蛇形機器人，可變形人體解剖模型，智能手術器械，放射腫瘤學治療計劃優化，圖像疊加，腹腔鏡輔助機器人系統，機器人輔助超聲波和MRI兼容機器人。
2. 光聲和超聲波系統工程（PULSE）實驗室 – Muyinatu Bell
PULSE實驗室整合了光、聲波和機器人，以開發創新的生物醫學成像系統，同時解決未滿足的臨床需求并改善患者護理。重點是診斷和手術超聲和光聲技術，應用于神經外科癌癥檢測和治療以及女性健康。
3.醫學超聲成像和干預協作（MUSiiC） - Emad Boctor
MUSiiC研究實驗室為醫療應用開發創新的超聲技術，從前列腺癌和乳腺癌治療到肝臟消融和近距離放射治療等。?
4.觸覺和醫療機器人實驗室（HAMR） – Jeremy Brown
HAMR實驗室旨在擴展圍繞人類對觸摸的感知的現有知識，特別是因為它涉及人機交互和協作的應用。在微創手術機器人、上肢假肢設備和康復機器人中都涉及感知，研究應用了人類感知、人類運動控制、神經力學和控制理論的技術。
?5.機械和生物系統中的運動（LIMBS） – Noah Cowan
由Noah J. Cowan領導的LIMBS實驗室致力于揭示動物和機器人感官引導的原理。對于動物來說，這是一個分析問題：對動物運動背后的生物力學和神經控制原理進行逆向工程。對于機器人技術來說，這是一個設計問題：結合生物靈感和工程見解來綜合機器人控制的新方法。該研究計劃包括機器人和動物（包括人類）傳感，導航和控制方面的幾個項目。
6.計算交互和機器人實驗室（CIRL） – Gregory Hager
由Gregory Hager博士領導的計算交互和機器人實驗室致力于研究涉及成像，機器人和人機交互交叉點的動態空間相互作用的問題。該實驗室在這一領域有許多正在進行的項目。運動語言項目正在尋求開發新的方法來識別和評估熟練的人為操作，特別強調手術。數據使用達芬奇手術機器人收集，并處理成基于手勢的模型，以支持技能評估，訓練和人機協作任務執行。同時操縱和感知（MAPS）項目旨在將計算機視覺原理應用于觸覺傳感，目的是開發觸覺物體識別的新方法。該實驗室最近的工作旨在開發通用感知，以支持對物理世界中物體的通用操作。該實驗室還在醫學成像領域開展工作。基于圖像的交互式計算機輔助診斷系統也是一個感興趣的領域。
7.生物力學和圖像引導手術系統（BIGSS）實驗室 – Mehran Armand
生物力學和圖像引導手術系統（BIGSS）實驗室專注于開發創新的計算機輔助手術導航系統，涉及新型機器人、高級成像和實時生物力學評估，以改善手術結果。
8.直覺計算實驗室 –?Chien-Ming Huang
直觀計算實驗室旨在創新交互式機器人系統，為具有各種特征和需求的人提供個性化的物理，社交和行為支持。跨學科的團隊設計，構建和研究機器人系統的直觀交互功能，以改善其實用性和用戶體驗。在研究中借鑒了人機交互、機器人和機器學習的原則和技術，來解決醫療保健、教育和協作制造領域的問題。
9.先進醫療儀器和機器人（AMIRo） – Iulian Iordachita
由Iulian Iordachita博士領導的先進醫療儀器和機器人研究實驗室（AMIRo）進行研究，以幫助和支持機器人輔助醫療技術，包括醫學診斷和治療以及臨床研究。主要目標是創造未來的醫療機器人和設備，幫助臨床醫生以更低的成本和更短的時間提供早期診斷和更少的侵入性治療。醫療器械創新網包括機器人輔助顯微外科手術、MRI兼容機電一體化系統、圖像引導程序、基于光纖的力和形狀傳感以及小動物研究平臺。
10.傳感、操縱和實時系統實驗室（SMARTS實驗室）——Peter Kazanzides
Peter Kazanzides博士領導SMARTS實驗室，該實驗室致力于在極端環境中用于計算機輔助手術和機器人技術的組件和集成系統。這包括混合現實用戶界面的開發和實時傳感的集成，以便在具有挑戰性的環境中提供機器人輔助，例如微創手術，顯微外科手術和外太空。組件技術的研究包括高性能電機控制、傳感、傳感器融合和頭戴式顯示器。該實驗室還進行系統架構研究，應用基于組件的軟件工程概念，為多線程、多進程和多處理器系統提供統一的編程模型。
11.自主系統、控制和優化實驗室 （ASCO） – Marin Kobilarov
由Marin Kobilarov博士領導的自主系統，控制和優化實驗室（ASCO）旨在開發智能機器人車輛，這些車輛可以在不確定，動態和高度受限的環境中感知，導航和完成具有挑戰性的任務。該實驗室在不確定性下的力學，控制，運動規劃和推理的分析和計算方法以及新型機制和嵌入式系統的設計和集成方面進行研究。醫療器械創新網包括移動機器人、飛行器和納米衛星。
12.智能醫療機器人系統與設備實驗室（IMERSE） – Axel Krieger
工作重點是基礎研究和轉化研究，以開發用于醫療機器人的新型工具，成像和機器人控制技術。具體而言，（i）提高智能性和自主性以及（ii）改善醫療機器人的圖像引導以執行以前不可能的任務，提高效率并改善患者預后的方法。
13.動力學實驗室 – Chen Li
空氣動力學和流體動力學幫助人類了解動物如何飛行和游泳，并開發出在空氣和水中快速，敏捷和高效地移動的空中和水上車輛。相比之下，我們對陸生動物如何在自然界中移動得如此之好知之甚少，即使是最好的機器人仍然在復雜的地形中掙扎，如建筑瓦礫，森林地板，山體巨石和雜亂的室內環境。本實驗室正在開發實驗工具和理論模型，以創建描述復雜運動 - 地形相互作用的地球動力學新領域，并使用地球動力學來更好地了解動物運動并推進機器人在復雜地形中的運動。
14.計算機輔助醫療程序（CAMP） - Nassir Navab
CAMP實驗室旨在為計算機輔助干預開發下一代解決方案。手術環境的復雜性要求我們研究，建模和監測手術工作流程，從而能夠開發新的患者和過程特定的成像和可視化方法。由于對靈活性和可靠性的要求，致力于新型的機器人化多模態成像解決方案，為了滿足具有挑戰性的可用性要求。專注于增強現實環境中的數據融合及其交互式表示。
15.高級機器人和計算增強環境（ARCADE）實驗室 - Mathias Unberath
ARCAD實驗室在計算機視覺，機器學習，增強現實和醫學成像方面進行開創性研究，以創新協作系統，為醫療保健領域的臨床醫療器械創新網提供幫助。與護理提供者密切合作，了解臨床工作流程，識別機會和限制，并促進轉化。
16.動力系統與控制實驗室（DSCL） – Louis Whitcomb
Louis Whitcomb教授指導DSCL實驗室，其研究重點是線性和非線性動力系統的導航，動力學和控制問題，觀察者，非線性系統分析，建模和傳感，與在極端環境中動態交互的機器人相關。專注于由幾個醫療器械創新網驅動的問題，這些醫療器械創新網共享一個共同的基礎數學框架，包括水下機器人、太空遠程機器人和醫療機器人。實驗室主任Louis Whitcomb和他的學生參與了眾多水下航行器的開發，用于海洋科學任務，包括2009年潛入馬里亞納海溝底部的Nereus混合水下航行器，以及2016年部署在北緯87度北極海冰下的Nereid冰下（NUI）混合水下航行器。
17.計算感覺運動系統實驗室（CSMS） –Ralph Etienne-Cummings
Ralph Etienne-Cummings博士指導CSMS實驗室。該實驗室目前的研究包括各種實驗，以了解脊柱神經回路的神經生理學，與它們接口，解碼它們的感覺 - 運動關系，并利用這些關系來控制生物形態機器人。該實驗室正在開發類似大腦的計算系統，以模仿人類和靈長類動物中發現的物體檢測，識別和跟蹤。該計劃是繼續擴大這一研究領域，同時利用實驗室在VLSI電路和系統，視覺和聽覺信息處理，神經形態計算系統和生物形態機器人方面的專業知識。
18.Networked and Spatially Distributed Systems （NSDS） – Dennice Gayme
由Dennice Gayme博士領導的網絡化和空間分布式系統（NSDS）小組致力于表征，預測和控制空間分布式和網絡化系統，以確保穩定性和管理干擾，同時優化效率和性能。這些系統通常表示為在圖形上相互作用的動力系統（例如運輸，通信或電力網絡）或偏微分方程（例如風力發電場，墻壁湍流和電力系統振蕩）。為動態系統、控制和流體力學的跨學科交叉點的應用開發理論和計算方法，例如風電場的協調控制和可再生能源的電網整合。
19.光子學與光電子實驗室 – Jin U. Kang
光子學和光電子學實驗室由Jin U. Kang領導，在光子學和光電子學領域進行實驗和理論研究，重點是開發用于醫療應用的新型光纖成像和傳感器系統。具體而言，該實驗室開發了高速實時光學相干斷層掃描系統，該系統可以指導外科手術程序，并使醫生能夠對手術結果做出準確的預后。此外，還開發了一系列"智能手術工具"，使用光纖OCT遠端傳感器來確保安全和精確的手術操作。此外，還致力于開發一系列亞毫米內窺鏡成像系統，該系統允許對清醒自由移動的小鼠的大腦活動進行成像。
20.圖像分析與通信實驗室（IACL） – Jerry Prince
研究重點是醫學成像和視頻處理中的圖像和信號處理。技術感興趣的特定領域包括濾波器組、小波、多變量系統、信號分解、時頻和時間尺度分析、有源輪廓和可變形幾何形狀、計算機斷層掃描、磁共振成像和光流。
21.泌尿外科機器人（URobotics） – Dan Stoianovici
泌尿外科機器人是一個研究和教育計劃，致力于推進泌尿外科中使用的技術。該實驗室的主要重點是開發用于實時圖像引導干預的機器人。實驗室技術的應用范圍擴展到其他醫療專業和行業。該計劃基于一個由學生，工程師和臨床醫生組成的多學科綜合團隊，從工作臺到床邊合作。該實驗室專門從事外科機器人系統的開發，特別是用于圖像引導干預（IGI）的機器人技術。除泌尿外科外，實驗室中創建的儀器和系統還適用于更廣泛的醫學領域，例如介入放射學。該實驗室是布雷迪泌尿外科研究所（約翰霍普金斯醫學院泌尿科）的一部分，位于約翰霍普金斯灣景醫療中心。
22.視覺，動力學和學習實驗室（VDL） – Rene Vidal
研究涵蓋生物醫學成像、計算機視覺、動力學和控制、機器學習和機器人技術等廣泛領域。特別是幾何、動力學、光度測量和統計的推理問題，例如（1）從圖像（圖像/視頻分割和運動結構），靜態數據（廣義PCA）或動態數據（混合系統的識別）推斷模型，
（2）使用這些模型來完成復雜的任務（降落直升機，追捕一組逃避者， 遵循一個陣型）。
