前不久，北京積水潭醫(yī)院吳新寶副院長(zhǎng)在北京成功幫助遠(yuǎn)在安徽省宿州市第一人民醫(yī)院跟骨骨折患者完成了左跟骨閉合復(fù)位拉力螺釘內(nèi)固定手術(shù)。這一手術(shù)的實(shí)施是在某型號(hào)國(guó)產(chǎn)骨科手術(shù)機(jī)器人輔助下進(jìn)行的。這標(biāo)志著中國(guó)首例5G遠(yuǎn)程骨科機(jī)器人輔助創(chuàng)傷手術(shù)在北京積水潭醫(yī)院機(jī)器人遠(yuǎn)程手術(shù)中心成功實(shí)施。

圖：北京積水潭醫(yī)院院長(zhǎng)田偉遠(yuǎn)程控制機(jī)器人開(kāi)展手術(shù)

手術(shù)，在我們的印象中一直是人類(lèi)的專(zhuān)利，自古以來(lái)的手術(shù)都是由外科醫(yī)生的雙手來(lái)完成。而在自動(dòng)化技術(shù)日漸發(fā)達(dá)的當(dāng)下，越來(lái)越多的手術(shù)機(jī)器人出現(xiàn)在人們的視野當(dāng)中，并成為各國(guó)投資的重點(diǎn)領(lǐng)域，你了解手術(shù)機(jī)器人嗎？手術(shù)機(jī)器人的技術(shù)含量有多高？中國(guó)手術(shù)機(jī)器人的水平如何？本期欄目讓我們來(lái)深入了解手術(shù)機(jī)器人——這一新時(shí)代的外科醫(yī)生。

一、手術(shù)臺(tái)的“新寵兒”——手術(shù)機(jī)器人

根據(jù)中國(guó)電子學(xué)會(huì)的定義，手術(shù)機(jī)器人屬于服務(wù)機(jī)器人大類(lèi)中的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人，主要功能是為外科醫(yī)生在手術(shù)過(guò)程中提供協(xié)助，以便更好地完成手術(shù)操作。

手術(shù)機(jī)器人是集多項(xiàng)現(xiàn)代高科技手段于一體的綜合體。目前主要用于心臟外科和前列腺切除術(shù)，并在其他各類(lèi)手術(shù)中推廣應(yīng)用。

手術(shù)機(jī)器人的技術(shù)來(lái)源于工業(yè)機(jī)器人，本質(zhì)上是一套高精度操作平臺(tái)，盡管它只能由人來(lái)操作，無(wú)法獨(dú)立完成動(dòng)作，但它依然為外科手術(shù)帶來(lái)了革命性的改變。

手術(shù)機(jī)器人最主要的優(yōu)勢(shì)在于精確，這種精確體現(xiàn)在視野和操作上。手術(shù)機(jī)器人的攝像頭和圖像處理設(shè)備可以將手術(shù)視野以10倍以上的倍率清晰地投放出來(lái)，部分產(chǎn)品還可以呈現(xiàn)三維視野，為醫(yī)生提供了更多的信息，非常有利于精細(xì)解剖、復(fù)雜的手術(shù)的操作。

手術(shù)機(jī)器人的操作模塊則是眾多的機(jī)械臂和配套器械，相比人手，機(jī)械臂不會(huì)疲勞且更加穩(wěn)定，能夠長(zhǎng)時(shí)間高精度地作業(yè)。此外，機(jī)械臂也沒(méi)有手腕的限制，能夠突破人手的極限，在狹小的空間360度旋轉(zhuǎn)，可以完成各種挪動(dòng)、擺動(dòng)、緊握等精細(xì)動(dòng)作，在縫合、吻合、出血控制等方面都更有優(yōu)勢(shì)。機(jī)器人參與的微創(chuàng)手術(shù)切口小、出血量少，病人的恢復(fù)時(shí)間也更短。

圖：醫(yī)生在手術(shù)臺(tái)之外操控機(jī)器人進(jìn)行手術(shù)

此外，由于醫(yī)生可以在手術(shù)臺(tái)之外操作機(jī)器人進(jìn)行手術(shù)，醫(yī)護(hù)人員因職業(yè)暴露而發(fā)生感染的風(fēng)險(xiǎn)大大減少，這在艾滋病和烈性傳染病患者的手術(shù)中是非常有必要的。

在5G等通信技術(shù)日漸成熟的當(dāng)下，萬(wàn)里之外的專(zhuān)家可以使用手術(shù)機(jī)器人完成手術(shù)，為優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源再分配提供了新的可能。

二、“達(dá)芬奇”——不能不提的先驅(qū)

提到手術(shù)機(jī)器人，很多人都會(huì)聯(lián)想到近年來(lái)國(guó)內(nèi)眾多醫(yī)院引進(jìn)“達(dá)芬奇”機(jī)器人的新聞。“達(dá)芬奇”并不是那個(gè)文藝復(fù)興時(shí)期的意大利著名畫(huà)家，而是如今使用最為廣泛的機(jī)器人手術(shù)平臺(tái)。“達(dá)芬奇”以其優(yōu)異的性能和眾多應(yīng)用案例，成為了手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域里不能不提的“老大哥”。

全世界對(duì)手術(shù)機(jī)器人的探索在20世紀(jì)80年代就開(kāi)始了，1985年，美國(guó)研究者就嘗試用工業(yè)機(jī)器人輔助進(jìn)行腦組織活檢，這也是手術(shù)機(jī)器人的雛形。此后，各公司紛紛開(kāi)始研發(fā)手術(shù)機(jī)器人。

圖：第四代達(dá)芬奇機(jī)器人實(shí)施手術(shù)

1996年，美國(guó)直覺(jué)外科公司推出第一代達(dá)芬奇機(jī)器人。“達(dá)芬奇”沿用了前身“宙斯”機(jī)器人使用內(nèi)窺鏡的思路，以工業(yè)機(jī)械臂為主體，為外科手術(shù)設(shè)計(jì)了一套專(zhuān)用的軟硬件系統(tǒng)。 它的仿真手腕器械有7個(gè)自由度，更加靈活、精確，還可以自動(dòng)濾除震顫，比人手更穩(wěn)定。此外，它的成像技術(shù)更加逼真，裸眼3D立體高清圖像可以將圖像放大10倍，如此優(yōu)異的性能碾壓了同時(shí)期的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

“達(dá)芬奇”系統(tǒng)一經(jīng)推出，就受到了挑剔著稱(chēng)的外科醫(yī)生們的好評(píng)。從此以后，直覺(jué)外科便在“達(dá)芬奇”項(xiàng)目上持續(xù)發(fā)力，最終將達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人打造成明星產(chǎn)品。

達(dá)芬奇機(jī)器人至今已推出四代，增加了雙控制臺(tái)、模擬器、熒光顯影模塊、微創(chuàng)手術(shù)刀等部件，并持續(xù)升級(jí)了機(jī)械臂和適配軟件的性能，使其成長(zhǎng)為較深病變部位外科手術(shù)操作的最佳解決方案。

截至2019年上半年，“達(dá)芬奇”全球裝機(jī)量超過(guò)5000臺(tái)，手術(shù)量達(dá)到600萬(wàn)例。光是2018年就完成了超過(guò)100萬(wàn)例。目前，美國(guó)90%的前列腺癌根治術(shù)都由達(dá)芬奇機(jī)器人所完成，在其他種類(lèi)手術(shù)中這個(gè)數(shù)字也在繼續(xù)增長(zhǎng)。

圖源： https://k.sina.cn/article_6436254226_17fa17212001003b9t.html

然而，“達(dá)芬奇”并非沒(méi)有缺點(diǎn)，除了部分患者出于心理原因排斥機(jī)器人外，最主要的還是它高昂的售價(jià)和使用成本。目前，國(guó)內(nèi)一臺(tái)第四代“達(dá)芬奇”的采購(gòu)價(jià)在2000萬(wàn)元左右。此外，“達(dá)芬奇”的機(jī)械臂是一種高值耗材，每臺(tái)手術(shù)平均至少需要4條機(jī)械臂，而每條機(jī)械臂最多只能使用10次，用到第11次時(shí)，機(jī)器人就會(huì)自動(dòng)鎖死，必須更換新的機(jī)械臂才能重啟，而一條機(jī)械臂的價(jià)格約為10萬(wàn)元人民幣。

與此同時(shí)，中國(guó)一直是達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人賣(mài)得最貴的地區(qū)，單臺(tái)售價(jià)高達(dá)350萬(wàn)美元，換算成人民幣超過(guò)2000萬(wàn)。而在同樣一家獨(dú)大的歐洲市場(chǎng)，達(dá)芬奇售價(jià)只有200萬(wàn)美元，差不多是國(guó)內(nèi)的一半。

高昂的成本和直覺(jué)外科公司幾乎壟斷的地位，限制了手術(shù)機(jī)器人的進(jìn)一步推廣。

三、時(shí)隔20年，國(guó)產(chǎn)手術(shù)機(jī)器人的“風(fēng)口”已經(jīng)來(lái)臨

“達(dá)芬奇”之所以能牢牢把控市場(chǎng)，讓后來(lái)者毫無(wú)還手之力，正是因?yàn)閷?zhuān)利保護(hù)制度。從第一代達(dá)芬奇系統(tǒng)開(kāi)始，直覺(jué)外科就申請(qǐng)了包括多自由度手術(shù)機(jī)械臂、前端手術(shù)器械、三維立體視覺(jué)定位、人機(jī)交互等專(zhuān)利，這其中包括了很多腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人的通用設(shè)計(jì)要素。

在美國(guó)專(zhuān)利局的數(shù)據(jù)庫(kù)里，達(dá)芬奇手術(shù)系統(tǒng)擁有相關(guān)專(zhuān)利2000多項(xiàng)。這使得其他競(jìng)爭(zhēng)者的產(chǎn)品只能繞過(guò)這些專(zhuān)利，而這在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域是不可能完成的任務(wù)。

美國(guó)的專(zhuān)利保護(hù)期是20年，而直覺(jué)外科最早一批專(zhuān)利申請(qǐng)?jiān)?997年，近年來(lái)這些專(zhuān)利漸漸過(guò)期，諸多國(guó)內(nèi)外企業(yè)又紛紛在腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人的賽道上發(fā)力，準(zhǔn)備打破“達(dá)芬奇”的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

除了在以達(dá)芬奇系統(tǒng)為代表的腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)力以外，中國(guó)企業(yè)還在努力攻克其他種類(lèi)手術(shù)機(jī)器人的技術(shù)。從公開(kāi)信息來(lái)看，骨科手術(shù)機(jī)器人是國(guó)內(nèi)企業(yè)集中布局的領(lǐng)域之一。諸如天智航、微創(chuàng)醫(yī)療等眾多企業(yè)紛紛上市，并推出自家產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。

醫(yī)療機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈 資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理

從技術(shù)角度而言，手術(shù)機(jī)器人的技術(shù)主要來(lái)源于工業(yè)機(jī)器人，也就是我們經(jīng)常在新聞看到的機(jī)械手，其中諸如電機(jī)及其配套編碼器的核心部件在國(guó)內(nèi)早已有成熟的方案，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人廠家所欠缺的，只有與臨床的磨合，還有配套軟件的優(yōu)化。生產(chǎn)一臺(tái)“夠用”的手術(shù)機(jī)器人早已不是問(wèn)題，但要想把它做到“好用”，還需要中國(guó)企業(yè)下一番功夫。

而在傳統(tǒng)技術(shù)路線之外，中國(guó)科學(xué)家們還在努力將5G、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)通信技術(shù)與手術(shù)機(jī)器人結(jié)合，探索遠(yuǎn)程醫(yī)療和下一代手術(shù)機(jī)器人的技術(shù)前景。

毫無(wú)疑問(wèn)，醫(yī)用機(jī)器人發(fā)展擁有良好的前景。當(dāng)下，醫(yī)用機(jī)器人的全球市場(chǎng)正在持續(xù)高速增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)也陸續(xù)出臺(tái)了多個(gè)戰(zhàn)略規(guī)劃和支持政策促進(jìn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的健康和快速發(fā)展，其中醫(yī)用機(jī)器人是重要的一部分。

結(jié)語(yǔ)：

進(jìn)入2021年以來(lái)，國(guó)內(nèi)骨科手術(shù)機(jī)器人行業(yè)也迎來(lái)了新一輪密集融資，手術(shù)機(jī)器人開(kāi)始越來(lái)越受到重視。我們相信，在中國(guó)技術(shù)人員的努力下，越來(lái)越多的國(guó)產(chǎn)手術(shù)機(jī)器人會(huì)進(jìn)入我們的生活，帶來(lái)醫(yī)療領(lǐng)域新的革命。