机械时期的智能医疗，手术机械人还将突破镣铐

2020-08-31 09:05 佚名

达芬奇——文艺回复三杰之一，创下了不朽名作〖娜丽莎》。得名于艺术大家达·芬奇的达芬奇手术机械人，则是带有表科手术系统的高级机械人。

8月，复旦大学从属眼耳鼻喉科医院头颈表科医生初次使用达芬奇机械人进行了口咽癌手术。接受手术的是一位73岁高龄的口咽癌复发患者，术后仅三天就复原出院了。同月，浙江大学医学院从属儿童医院的达芬奇机械人手术顺利进行了第100台手术，一个7月龄婴儿的隔离肺被成功切除。

有关于达芬奇机械人的频仍报路，也让我们感触到在科技创新层出叠现的今天，医疗技术和设备的一日千里、更新换代。固然医疗机械人只有短短 30 余年的汗青，但事实上，医疗机械人产业已产生天翻地覆的变动。从达芬奇垄断市场20年到医疗机械人市场日益成熟、龙头并起，我国医疗机械人产业还将突破镣铐。

手术机械人的争霸序幕和争霸闭幕

1985年，美国洛杉矶的钻研人员借助PUMA560工业机械人平台实现了机械人辅助定位的神经表科活检手术，这标志取医疗机械人发展的初步。

尔后，人类实现了机械人在多个医疗场景的利用索求。1987年，美国ISS公司推出了NeurMate机械人系统，选取机械臂和立体定位架来实现神经表科立体定向手术中的导向定位；1992年，该公司在传统工业机械人技术的基础上开发并推出了ROBODOC机械人系统，用于实现髋关节整体置换、建复和膝关节置换等手术。

在利用场景索求时期之后，两家拥有美国军方技术布景的医疗机械人公司Computer Motion和Integrated Surgical（直觉表科）交替推出先进的手术机械人系统，拉开了手术机械人领域争霸的序幕。

1994年，Computer Motion公司研造了第一台用于辅助微创手术的内窥镜手术系统，这也是第一台真正意思上的表科手术机械人，定名为伊索系统并获FDA许可。伊索系统上市后不久，直觉表科推出达芬奇手术系统，于2000年获得FDA核准，成为第一个综合腹腔镜手术机械人系统�Ｄ芄凰�，达芬奇机械人的出现成为全球医疗机械人行业的一个转折点。

在达芬奇系统诞生后的一年，Computer Motion公司就在伊索系统的基础上，研发了经典的主从手术机械人系统，即宙斯系统。宙斯系统也获得了FDA核准，并于2001年9月实现了人类汗青上第一次逾越大洋的远程手术。因而，手术机械人领域进入了由Computer Motion公司和直觉表科主导的时期。

同时，Computer Motion和直觉表科也拉开了手术机械人领域争霸的序幕。据《手术机械人》（ SurgRob）报路，Computer Motion 于2000年先发造人，在 Intuitive 上市之前就对其提起了 8 个专利诉讼，但之后 Intuitive 和 IBM 结合提议了“反诉讼”，以告对方侵权。

最终的判决指向了双方都互有侵权，而联王法院更是对 Computer Motion 判处了高达 440 万美元的�？�。2003年，直觉表科利用率先上市带来的资金优势收购了Computer Motion，实现了双方无休止的司法纠纷，也开启了直觉表科在手术机械人领域近20年的垄断霸业。

2000 年上市之际，直觉表科的股价才合每股9美元，而到了2018年，直觉表科的股价最高时达到了574美元，市值超过600亿美元。年均上涨40%，回报率甚至超过了谷歌，而这正是得益于达芬奇手术机械人。

达芬奇称霸了手术机械人界整整20年。凭据公开数据，2019年，通过公司手术机械人进行的手术超过120万个，全球新部署超过1100台达芬奇系统。自公司成立以来，累计颁发了2.1万篇同业评讨论文，执行超过720万次手术，达芬奇系统的装机量也达到5500万台。

一台达芬奇表科手术设备美国本土的销售价值在60万到250万美元之间，但由于达芬奇机械人的技术和市场被国表造作厂商垄断，卖到国内的价值则在2000万人民币左右。

除此之表，机械人的机械臂是一种高值耗材，使用时是一时装置到机械人上面，每条机械臂使用10次后便不能持续使用，机械臂的价值在美国从700美元到3200美元不等，国内每协议为10万人民币。而达芬奇表科手术设备每年的服务和谈则在10万美元到17万美元之间。

达芬奇的垄断护城河

直觉表科的资金优势开启了达芬奇机械人的垄断之路，而硬核技术则持续坚韧了达芬奇的霸主职位。在美国专利局的数据库里，达芬奇手术系统占有有关专利2000多项，险些覆盖了现有同类表科手术机械人的所有技术�；さ�。

如今，达芬奇机械人已经宽泛合用于普表科、泌尿科、心血管表科、胸表科、妇科、赤子表科等，成为合用性最广的医疗机械人。事实上，早在2015年，美国就有超过90%的前列腺切除手术由达芬奇机械人实现。

达芬奇手术系统重要有3个子系统组成：医师操控台、床旁机械臂手术系统和3D成像系统。3个看似独立的子系统在为病人执行手术时固然各有分工，各司其职，但相辅相成，缜密关联。单一来说，进行手术的医生在操控台上操作，系统将医生在病人体表的作为精确传递到机械臂，转化为手术器械在病人体内的作为，从而实现表科手术。

具体来说，人机交互的主控台是达芬奇系统的节造主题，由推算机系统、监督器、操作手柄及输出设备等组成，主控台提供天然的手眼地位，降低了手术医生的委顿感，保障长功夫手术的正常进行�＝谠煜低持械幕疃壤醴胖澳�，使医生手部的天然战抖或无意的移动减到最幼水平。

机械臂手术系统蕴含2～3只工作臂及1只持镜臂。持镜臂用于术中握持腹腔镜物镜，与传统腹腔镜副手握持相比，可提供越发不变的图像，预防传统腹腔镜术中副试欤劳致手部抖动出现视野不不变的问题。工作臂用于实现术中各类操作，有7个自由度，蕴含臂关节高低、前后、左右活动与机械手的左右、旋转、开合、结尾关节弯曲共7种作为，可作沿垂直轴360°和水平轴270°旋转，且每个关节活动度均>90°。

3D高清影像系统位于无菌区表，内装有达芬奇机械人的图像处置设备和主题处置器，可由巡回护士来掌管操作。其内窥镜能够将手术视野图像放大10~15倍。按图像的清澈度和立体感来排名，达芬奇>人眼>通常微创手术；这三项技术，足以让直觉表科一骑绝尘。

与传统表科手术相比，达芬奇机械人手术拥有三个显著优势：一是突破了人眼的局限，能够进入人体内部的机械镜，使手术视野放大10-15倍�；凳直墼龀ち嘶疃淖杂啥�，大大提高了手术医师的操作能力，能将节造柄的大幅度移动依照比例转换成患者体内的精密作为。

二是突破了人手的局限，在原来手伸不进的区域，机械手能够在360度的空间下矫捷穿行，实现动弹、移动、摆动、紧握等作为。并且，机械手上有不变器，拥有人手无法相比不变性及精确度，能够预防人手可能出现的抖动景象。狭幼解剖区域中比人手更矫捷，因而可辅助实现精密复杂等各类高难度手术。

三是无需开腹，创口仅在1 cm左右，创伤幼，出血少，复原快，大大缩短了术后住院功夫，术后存活率和康复率都大大提高。8月复旦大学从属眼耳鼻喉科医院头颈表科医生初次使用达芬奇机械人进行的口咽癌手术，即便接受手术的是一位73岁高龄的口咽癌复发患者，但由于达芬奇手术机械人的微创特点，大大降低了术中产生的危险和出血。据悉，患者出血不超过10毫升，仅仅相当于一汤匙。

国产手术机械人仍旧必要突破镣铐

只管直觉表科在通用型手术机械人领域一止丶据着无可撼动的职位，但进入21世纪后，多多专一于细分领域的医疗机械人企业也不休崛起。2000年，Mazor Robotics在以色列成立，后来成为全球微创脊柱手术机械人辅导者。2004年，专一于骨科手术机械人研发的MAKOplasty在美国成立，现占有目前被以为最成功的骨科手术机械人系统。2005年，EKSO Bionics在美国成立，致力于康复机械人研发，如今成为全球市值最高的表骨骼机械人公司。

同时，中国的医疗机械人企业也在这一时期崭露头角。2005年，北京天智航技术有限公司成立，其第一代骨科机械人定位系统（GD-A）于2010年获得医疗器械注册证，开启了我国手术机械人的新纪元。2016年，专一于康复机械人的大艾机械人在北京成立，公司旗下的艾康、艾动康复机械人获医疗器械注册证，成为国内首家获证的表骨骼机械人公司。

现阶段，国内的操作手术机械人市场险些被直觉表科独占，国内产品均处于在研状态，尚无产品获得医疗器械注册证。威高集团自主研发的“高手S”微创手术机械人已于2019年正式进入临床试验阶段，有望于2020年获批上市。将来5年，随着国内产品陆续落地，操作手术机械人领域也将迎来发展机缘，但在那之前，国产手术机械人仍旧必要突破镣铐。

首先，主题技术幽微，复合型人才不足。目前，国内企业已经把握了机械人本体设计集成、节造系统软硬件设计、活动学和轨迹规划等技术，在电机、减快器、驱动器、传感器等主题零部件方面固然获得了一些突破，但与国际先进水平仍有不幼差距。

此表，医疗机械人交叉融合了多个学科，对复合型人才需要火急。目前，国内已有高�？枇酥悄芤窖Чこ套ㄒ�，但短期内仍无法添补人才需要缺口。对于手术机械人专业医护人员来说，2017年国内首家达芬奇手术机械人国际培训中心落户上海长海医院，虽添补了国内手术机械人培训机构缺失的空缺，但专业人才培训供给能力仍有待加强。

其次，产品销售和患者支付仍面对挑战。手术机械人和高端的康复机械人在我国属于大型医疗器械，成本和售价较高，医院对其采购需获得有关部门签发的采购配置证。这一造度在早期为国产医疗机械人保留了大量的市场空间，但今后也可能给国产医疗机械人的市场推广带来肯定故障。2018年10月，国度更新配置许可治理目录，将单台价值3000万以下的手术机械人从甲类大型医疗器械划为乙类，这使得采购难度较之前有所降低。

此表，手术机械人单机成本均匀在100万美元左右，以心脏二尖瓣手术为例，机械人手术约比通例手术成本增长4000美元。而我国医疗机械人的大部门临床服务尚未被纳入医保，整体服务价值昂贵，遍及难度较大。

最后，受利用成本高影响，机械人手术效力尚未充分阐扬。以达芬奇手术机械报答例，截至2019年6月，我国达芬奇手术机械人累计装量为87台，整年实现手术约4万例，单机均匀实现手术为459.8例。由于手术机械人对于精度要求极高，涉及到芯片工艺、活动算法、机械、电气等等，研起事杜纂成本也高于其他类型的医疗机械人。因而，我国自研手术机械人必须突破技术的镣铐。

幸运的是，时期的发展也造就了怪异的机缘，医疗机械人的发展是国度实现工业化战术指标的沉要一环。国务院在“十三五”规划纲领及《中国造作2025》等文件中提出，要沉点发展医用机械人等高机能诊疗设备，积极激励国内医疗器械创新。此表，中国医疗市场的体量随着老龄化社会的到来急剧扩大，分级诊疗的推动和基层医生的巨大缺口也成为了机械人研发的强劲动力。

达芬奇并非全国无敌。人为智能时期下，中国机械人要想赶超达芬奇，必必要另辟蹊径，换路超车。而手术机械人的钻研主张也并不是要齐全取代表科医生，而是要借助人机协调的理想来实现系统的节造，实现机械时期下更智能化、信息化，手术微创化、精准化的医疗。

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