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手術(shù)機(jī)器人進(jìn)化史:從一騎絕塵到競相爭先

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手術(shù)機(jī)器人進(jìn)化史:從一騎絕塵到競相爭先

手術(shù)機(jī)器人技術(shù)路徑深度解析。

文|動(dòng)脈網(wǎng)

人類對未來世界的無數(shù)暢想中,機(jī)器人已成為不可分割的一個(gè)重要子集。

工業(yè)、農(nóng)業(yè)、物流、家庭服務(wù)、聊天交友等各行各業(yè),機(jī)器人已經(jīng)成為衡量行業(yè)進(jìn)步的重要技術(shù)。在醫(yī)療行業(yè),手術(shù)機(jī)器人還是一個(gè)較新的技術(shù),目前尚未被廣泛應(yīng)用。

全球手術(shù)機(jī)器人發(fā)展近30年,以直觀外科達(dá)芬奇為代表的外科軟組織手術(shù)機(jī)器人獨(dú)占鰲頭,一騎絕塵。手術(shù)機(jī)器人經(jīng)歷了哪些變化?從響應(yīng)臨床需求的視角看,以達(dá)芬奇為代表的產(chǎn)品路線是非他莫屬嗎?本文將探析手術(shù)機(jī)器人進(jìn)化史,并梳理國內(nèi)外涌現(xiàn)的創(chuàng)新公司和產(chǎn)品。

一、達(dá)芬奇是手術(shù)機(jī)器人行業(yè)開創(chuàng)者

1983年,微創(chuàng)外科(Minimally Invasive Surgery,MIS)概念被首次提出[1]。相較于開放性手術(shù),微創(chuàng)手術(shù)具有手術(shù)創(chuàng)傷小、痛感輕、術(shù)中出血少、術(shù)后恢復(fù)快等優(yōu)勢,受到外科醫(yī)生和患者的青睞。

然而,隨著微創(chuàng)外科的逐步推廣和臨床實(shí)踐,外科醫(yī)生發(fā)現(xiàn)以各種腔鏡為代表的微創(chuàng)手術(shù)對術(shù)者技能要求極高:醫(yī)生在缺乏三維視覺信息和觸覺反饋的情況下,需要長時(shí)間操作器械,不僅要保持手眼協(xié)調(diào),而且要避免手部抖動(dòng)放大產(chǎn)生的器械末端震顫,以及術(shù)中“筷子效應(yīng)”的干擾。這些因素都導(dǎo)致開腹醫(yī)生學(xué)習(xí)微創(chuàng)手術(shù)的難度增加。

2000年,世界上第一臺(tái)腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人達(dá)芬奇(DaVinci Robot)獲批上市[2],提供了一個(gè)有別于傳統(tǒng)腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)的全新技術(shù)路徑。

達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人經(jīng)歷了四代進(jìn)化

經(jīng)歷過30年四代進(jìn)化,達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人相較于傳統(tǒng)腹腔鏡手術(shù)器械具有諸多獨(dú)特優(yōu)勢:

1、高清3D立體視覺系統(tǒng):視野內(nèi)被組織放大10倍呈現(xiàn),組織細(xì)節(jié)清晰逼真;

2、主從控制:實(shí)現(xiàn)手眼協(xié)調(diào),不再受傳統(tǒng)腔鏡模式下“筷子效應(yīng)”的困擾;

3、震顫濾除系統(tǒng):大幅降低器械末端抖動(dòng);

4、腕轉(zhuǎn)手術(shù)器械:超越人手自然極限,讓縫合、打結(jié)等高難度手術(shù)操作簡單易做;

5、運(yùn)動(dòng)縮放:使手術(shù)器械操作精度更高。

作為腔鏡手術(shù)機(jī)器人行業(yè)開創(chuàng)者,達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人目前全球裝機(jī)量已經(jīng)突破7500臺(tái),累計(jì)完成機(jī)器人手術(shù)1100萬余例[3]。尤其是在泌尿外科手術(shù)上,機(jī)器人前列腺癌根治術(shù)(RARP)滲透率已超過85%[4],成為該病種術(shù)式當(dāng)之無愧的金標(biāo)準(zhǔn)。

手術(shù)機(jī)器人的誕生,讓醫(yī)生手術(shù)操作更加靈活、精準(zhǔn),術(shù)中時(shí)間更短;在減輕醫(yī)生工作負(fù)擔(dān)的同時(shí),降低術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率,讓患者手術(shù)治療預(yù)后更好。如果機(jī)器人手術(shù)得以廣泛應(yīng)用,將有潛力提升醫(yī)院的手術(shù)能力和病床周轉(zhuǎn)率,降低疾病的綜合治療成本。

二、1%的壟斷 VS99%未滲透的藍(lán)海市場

在中國,腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人隸屬于大型醫(yī)用設(shè)備乙類管理目錄,由省級衛(wèi)生健康行政部門負(fù)責(zé)配置管理,并核發(fā)配置許可證。同目錄下的大型醫(yī)用設(shè)備還有醫(yī)學(xué)影像設(shè)備PET/MR、PET/CT等。

不同于醫(yī)學(xué)影像設(shè)備行業(yè)的成熟,中國手術(shù)機(jī)器人行業(yè)目前仍處于萌芽階段。截至2022年年底,達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人在全國的裝機(jī)量約300臺(tái)[5],國產(chǎn)腔鏡手術(shù)機(jī)器人裝機(jī)量更是屈指可數(shù),而這背后對應(yīng)的是近萬家可開展微創(chuàng)手術(shù)醫(yī)院,市場容量巨大。

為什么相較于其他大型醫(yī)用設(shè)備,中國手術(shù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)進(jìn)展緩慢?這需要從中國特色的醫(yī)療市場需求上尋找答案。

1、醫(yī)保無報(bào)銷,機(jī)器人輔助手術(shù)“客單價(jià)”高

目前,國內(nèi)絕大部分機(jī)器人輔助手術(shù)(RAS)費(fèi)用由患者自付,一般采用“腹腔鏡手術(shù)費(fèi)用+機(jī)器人設(shè)備及附件費(fèi)用”的組合模式。

通常,中國醫(yī)院采購一臺(tái)達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人的價(jià)格約2000-3000萬元,另需支付專用耗材費(fèi)用和平均150萬元每年的維護(hù)費(fèi)用。“設(shè)備采購+維護(hù)費(fèi)+專用耗材費(fèi)用”這三部分支出構(gòu)成了“機(jī)器人設(shè)備及附件費(fèi)用”,這筆費(fèi)用最終都由患者負(fù)擔(dān)。

截圖自西南證券手術(shù)機(jī)器人創(chuàng)新器械專題報(bào)告

根據(jù)西南證券研究數(shù)據(jù)推算,平均每例達(dá)芬奇手術(shù)的“機(jī)器人設(shè)備及附件費(fèi)用”約為4.4萬元,其中“開機(jī)費(fèi)”占1.8萬元。

以前列腺根治術(shù)(RARP)為例,腹腔鏡手術(shù)費(fèi)用約4-5萬,醫(yī)保報(bào)銷50%左右,再疊加4.4萬元的機(jī)器人費(fèi)用,患者負(fù)擔(dān)沉重,降低了患者支付意愿。如果RAS費(fèi)用得不到降低,那么醫(yī)院很可能出現(xiàn) “有機(jī)器、無病人”的尷尬局面。當(dāng)然,醫(yī)院在采購手術(shù)機(jī)器人時(shí)會(huì)充分考慮投入產(chǎn)出比,而高昂的RAS費(fèi)用無疑增加了手術(shù)機(jī)器人的入院門檻。

小紅書網(wǎng)友@土土不吃土分享機(jī)器人手術(shù)費(fèi)用

在國外,RAS費(fèi)用在不少地區(qū)都有醫(yī)保覆蓋[6];而在中國,RAS術(shù)式不在大部分省市的醫(yī)保報(bào)銷目錄內(nèi)。

2021年4月,上海率先將機(jī)器人輔助前列腺癌根治術(shù)、腎部分切除術(shù)、子宮全切術(shù)、直腸癌根治術(shù)這4類術(shù)式納入醫(yī)保報(bào)銷目錄[7],患者自付比例為20%,大大提高了RAS的可負(fù)擔(dān)性。

從長遠(yuǎn)來看,借助醫(yī)保報(bào)銷促進(jìn)現(xiàn)有獲批上市的手術(shù)機(jī)器人全面普及是可能路徑之一,但這無疑會(huì)增加國家醫(yī)?;鸬膲毫?,并且要實(shí)現(xiàn)手術(shù)機(jī)器人在各地所有術(shù)式費(fèi)用的全面覆蓋,難度較大。在一、二線經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),醫(yī)?;鹨仓荒芨采w屈指可數(shù)的幾類常見機(jī)器人手術(shù);而在三、四線城市經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū),推動(dòng)醫(yī)保基金覆蓋機(jī)器人手術(shù)費(fèi)用,更是由于費(fèi)用昂貴而舉步維艱。

綜上,中國市場從根本上需要更加普惠的、性價(jià)比更高的手術(shù)機(jī)器人解決方案。

2、除泌尿外科,九成微創(chuàng)手術(shù)RAS滲透低,要求機(jī)器人多象限操作

根據(jù)國家癌癥中心發(fā)布的《2022年全國癌癥報(bào)告》,2020年中國新發(fā)癌癥病例457萬例、死亡病例300萬例,分別占全球新發(fā)及死亡病例的23.7%、30.2%,雙雙高居世界榜首,還有逐年遞增的趨勢。

截圖自《2022年全國癌癥報(bào)告》

癌癥的早發(fā)現(xiàn)、早干預(yù)、早治療是綜合干預(yù)的最有效手段。針對早期腫瘤,臨床上多數(shù)提倡根治性切除,術(shù)后治愈率可達(dá)90%。如果是早期原位癌,術(shù)后無需放化療,五年存活率和治愈率更是大幅提升。

癌癥手術(shù)治療市場龐大,手術(shù)干預(yù)需求強(qiáng)大。RAS普及必然需要滿足多癌種的普遍適用性。

在2020年中國癌癥新發(fā)病例數(shù)中,肺癌、結(jié)直腸癌、胃癌、乳腺癌、肝癌、食管癌、甲狀腺癌、胰腺癌、前列腺癌、宮頸癌,這10種癌癥占到了新發(fā)癌癥總數(shù)的78%。其中,肺癌以82萬新發(fā)病例,列首位,其次是結(jié)直腸癌、胃癌、乳腺癌、肝癌等(如下圖)。

截圖自《2022年全國癌癥報(bào)告》;Designed by Freepik

中國高發(fā)的幾類癌癥,共同特征是癌變部位的病灶較大。如果對這些部位的早期腫瘤進(jìn)行手術(shù)切除,則需要更大的手術(shù)空間,具有一定的手術(shù)難度和風(fēng)險(xiǎn)。

男性前列腺的大小和板栗體積相當(dāng),并處于狹小的手術(shù)空間內(nèi),這些特征可以發(fā)揮以達(dá)芬奇為代表的手術(shù)機(jī)器人在盆腔深部精細(xì)操作的優(yōu)勢,這也讓機(jī)器人輔助前列腺癌根治術(shù)(RARP)成為手術(shù)機(jī)器人滲透率最高的術(shù)式。

對于大型器官如胃、肝、乳腺等,以及橫跨整個(gè)腹腔區(qū)域的結(jié)直腸,這些部位的惡性腫瘤切除術(shù),對手術(shù)機(jī)器人的多象限操作能力提出了更高的要求?,F(xiàn)有已商業(yè)化手術(shù)機(jī)器人雖然經(jīng)歷多個(gè)迭代周期,但是在減少術(shù)中機(jī)械臂碰撞、避免術(shù)中機(jī)械臂多次對接等諸多可能影響術(shù)者學(xué)習(xí)曲線、手術(shù)流暢性和手術(shù)體驗(yàn)的因素中,尚未找到一個(gè)完善的解決方案。

中國腔鏡手術(shù)機(jī)器人臨床手術(shù)構(gòu)成(2019年),截圖自西南證券手術(shù)機(jī)器人創(chuàng)新器械專題報(bào)告

這是制約現(xiàn)有手術(shù)機(jī)器人多??破占暗囊淮笸袋c(diǎn)。中國手術(shù)機(jī)器人在不同科室的滲透率有著巨大差別。以前列腺癌治療為代表的泌尿外科,其RAS滲透率最高,達(dá)到了44%;以肺癌治療為例的胸外科,RAS滲透率僅有5%;而占據(jù)軟組織微創(chuàng)手術(shù)量99%的婦科、普外科,其RAS滲透率不足1%。

??瓢l(fā)展不均衡,意味著市場需要一個(gè)可以廣泛適用多??频慕鉀Q方案,提高機(jī)器人手術(shù)的多象限操作能力是關(guān)鍵要素之一。

3、從傳統(tǒng)微創(chuàng)手術(shù)(MIS)升級機(jī)器人手術(shù),醫(yī)生學(xué)習(xí)曲線陡峭

外科醫(yī)生是手術(shù)的直接操作者,從傳統(tǒng)微創(chuàng)手術(shù)(MIS)到機(jī)器人手術(shù),雖然后者解決了醫(yī)生手眼協(xié)調(diào)、“筷子效應(yīng)”干擾等問題,但是,現(xiàn)有機(jī)器人由于使用全新的布孔方式和腕轉(zhuǎn)器械,改變了傳統(tǒng)腹腔鏡手術(shù)的操作習(xí)慣,難以延續(xù)腹腔鏡醫(yī)生的手術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

目前,中國有超過12萬名從事傳統(tǒng)腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)的醫(yī)生,實(shí)際經(jīng)過培訓(xùn)合格并活躍使用達(dá)芬奇機(jī)器人的醫(yī)生僅占全國腹腔鏡醫(yī)生總數(shù)的1%以下。

如何讓外科醫(yī)生在傳統(tǒng)腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)上的成熟經(jīng)驗(yàn)得到延續(xù)和提升,提高醫(yī)生的操作體驗(yàn),降低醫(yī)生的學(xué)習(xí)曲線,讓手術(shù)機(jī)器人真正賦能醫(yī)生,是創(chuàng)新設(shè)計(jì)手術(shù)機(jī)器人需要考慮的關(guān)鍵點(diǎn)。

由此可見,手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域還存在著巨大的未滿足的臨床需求,市場需要以臨床需求為導(dǎo)向的、區(qū)別于傳統(tǒng)腔鏡手術(shù)機(jī)器人設(shè)計(jì)的全新解決方案。

三、創(chuàng)新方案的演變:機(jī)械臂從集中到分散

機(jī)器人手術(shù)負(fù)擔(dān)重、??瓢l(fā)展不均衡、醫(yī)生學(xué)習(xí)曲線陡峭,這些問題并不是中國市場的孤例。在推進(jìn)手術(shù)機(jī)器人全面普及的道路上,越來越多的業(yè)內(nèi)專家形成了共識(shí),手術(shù)機(jī)器人需要有突破性的創(chuàng)新,去開拓未滲透的藍(lán)海市場。

以達(dá)芬奇的腔鏡手術(shù)機(jī)器人為例,它由三部分組成:影像處理平臺(tái)(Vision Cart)、患者手術(shù)平臺(tái)(Patient Cart)、醫(yī)生控制臺(tái)(Surgeon Console)。醫(yī)生通過控制臺(tái)操作,基于影像處理平臺(tái)呈現(xiàn)的病變組織畫面,對患者實(shí)施手術(shù)?;颊呤中g(shù)平臺(tái)上的機(jī)械臂實(shí)時(shí)模擬醫(yī)生的手部動(dòng)作,進(jìn)行手術(shù)操作。

腔鏡手術(shù)機(jī)器人的三部分組成構(gòu)件(截圖自直觀外科企業(yè)官網(wǎng))

為了拓展多象限的手術(shù)能力,工程師們不約而同地想到將機(jī)械臂分散開來——讓機(jī)械臂分布于手術(shù)床兩旁,以提升系統(tǒng)靈活性與自由度。其中,有采用將分散后的機(jī)械臂放置于床旁四周,形成獨(dú)立單機(jī)械臂臺(tái)車的設(shè)計(jì),被稱為“分體式”手術(shù)機(jī)器人;也有將分散后的機(jī)械臂直接與患者手術(shù)床體結(jié)合的設(shè)計(jì),我們暫且稱之為“床體式”手術(shù)機(jī)器人。

不同的機(jī)械臂組合各具特點(diǎn)。為此,我們對全球創(chuàng)新型腔鏡手術(shù)機(jī)器人的幾種前沿發(fā)展形態(tài)進(jìn)行了歸納整理,以饗讀者。

1、分體式+“N”

分體式臺(tái)車可以靈活移動(dòng)、自由搭配,相較于一體式設(shè)計(jì),成本更低、術(shù)式更廣。醫(yī)生可以根據(jù)手術(shù)需求將不同臺(tái)車擺放于床旁不同位置,極大地增加了手術(shù)的靈活性與自由度。但分體式手術(shù)機(jī)器人的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于,如何讓獨(dú)立的臺(tái)車之間相互定位,以確認(rèn)相對位姿,這是分體式機(jī)器人手術(shù)的基本核心技術(shù)。

分體式手術(shù)機(jī)器人(截圖自企業(yè)官網(wǎng))

瑞士醫(yī)療器械公司Distalmotion開發(fā)了分體式手術(shù)機(jī)器人Dexter,該機(jī)器人由醫(yī)生操控臺(tái)、兩個(gè)獨(dú)立臺(tái)車的器械臂,以及一個(gè)內(nèi)窺鏡控制臂構(gòu)成,該控制臂可以安裝在臺(tái)車上,也可以直接夾在患者手術(shù)床上。近期,該公司完成了約1.4億歐元的新一輪融資,由Revival Healthcare Capital(復(fù)興醫(yī)療資本)領(lǐng)投。

四臂分體式手術(shù)機(jī)器人保留了腔鏡手術(shù)機(jī)器人四臂的傳統(tǒng),由三個(gè)操作臂和一個(gè)內(nèi)窺鏡控制臂組成,四條機(jī)械臂都有獨(dú)立對應(yīng)的分體式臺(tái)車。理論上來說,分體式設(shè)計(jì)搭配的臺(tái)車數(shù)量可以是不固定的,醫(yī)院可以根據(jù)實(shí)際需求采購不同數(shù)量的分體式臺(tái)車,但并非每家進(jìn)行分體式手術(shù)機(jī)器人研發(fā)的公司都采用臺(tái)車靈活配置的發(fā)展策略。

2、床體式+“N”

將機(jī)械臂分散到手術(shù)床上就形成了獨(dú)特的“床體式”設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)勢在于,完全不會(huì)占用手術(shù)室的地面面積,增加了手術(shù)室空間,改善了手術(shù)的工作流程。但其機(jī)械臂底座與病床相連,無法自由移動(dòng),帶來的局限性也顯而易見。

床體式手術(shù)機(jī)器人(截圖自公司報(bào)道)

強(qiáng)生公司對床體式設(shè)計(jì)情有獨(dú)鐘,旗下兩家公司Auris Health(被收購)和Verb Surgical(與谷歌合辦)都開發(fā)了床體式設(shè)計(jì)的腔鏡手術(shù)機(jī)器人。其中,Auris Health開發(fā)的是搭載六條機(jī)械臂的Ottava手術(shù)機(jī)器人,Verb Surgical則是開發(fā)手術(shù)臺(tái)上集成四個(gè)機(jī)械臂的“智能手術(shù)平臺(tái)”。

單孔手術(shù)機(jī)器人也是腔鏡手術(shù)機(jī)器人前沿探索的一大方向。單孔最突出的優(yōu)勢是將患者原本3-4個(gè)的創(chuàng)口數(shù)量減少為1個(gè),但其代價(jià)卻是在實(shí)際應(yīng)用中面臨更大的挑戰(zhàn)——限制在特定狹窄術(shù)式的科室應(yīng)用上,而與傳統(tǒng)微創(chuàng)打孔習(xí)慣相悖的設(shè)計(jì)也讓醫(yī)生學(xué)習(xí)曲線更為陡峭。

四、達(dá)芬奇之后,CMR分體式設(shè)計(jì)率先迎來商業(yè)化里程碑

2023年3月,英國手術(shù)機(jī)器人研發(fā)廠商CMR Surgical宣布,公司自主研發(fā)的手術(shù)機(jī)器人Versius完成了1萬例手術(shù)的里程碑[8],成為繼達(dá)芬奇之后,率先成功商業(yè)化的腔鏡手術(shù)機(jī)器人。

Versius是一種分體式腔鏡手術(shù)機(jī)器人(如下圖),包括四個(gè)獨(dú)立的機(jī)械臂臺(tái)車。該機(jī)器人于2019年獲得歐盟CE認(rèn)證,后陸續(xù)在澳大利亞、印度和中東等20多個(gè)國家和地區(qū)獲批上市。

其已完成的1萬例手術(shù),覆蓋了7個(gè)科室的130種術(shù)式,包括結(jié)腸切除術(shù)、子宮切除術(shù)、疝氣修復(fù)術(shù)、肺葉切除術(shù)等。該公司目標(biāo)在2025年之前,將Versius手術(shù)機(jī)器人裝機(jī)數(shù)量突破千臺(tái)。

Versius手術(shù)機(jī)器人(截圖自企業(yè)官網(wǎng))

在腔鏡手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域,研發(fā)人員和臨床專家進(jìn)行了大量前沿探索與創(chuàng)新嘗試,不斷提高手術(shù)機(jī)器人的性能和效率。經(jīng)過臨床研究與市場驗(yàn)證,四臂形態(tài)的分體式手術(shù)機(jī)器人成為最先得到市場認(rèn)可的創(chuàng)新代表,是繼達(dá)芬奇類一體式手術(shù)機(jī)器人之后,手術(shù)機(jī)器人行業(yè)的又一重要突破。

四臂分體式設(shè)計(jì)并非CMR Surgical獨(dú)創(chuàng)。全球醫(yī)療科技巨頭美敦力在2013年開始研發(fā)分體式手術(shù)機(jī)器人,經(jīng)過數(shù)年的開發(fā)和優(yōu)化,其分體式手術(shù)機(jī)器人HUGO在2021年底獲得了CE認(rèn)證。

綜合來看,分體式手術(shù)機(jī)器人具有以下潛在競爭優(yōu)勢:

1、經(jīng)濟(jì)性:獨(dú)立臺(tái)車易控制成本,自由配置

分體式結(jié)構(gòu)的成本可以更低。首先,分體式機(jī)器人的每個(gè)臺(tái)車結(jié)構(gòu)相似,從供應(yīng)鏈角度看更易控制設(shè)備成本;其次,分體式臺(tái)車可以實(shí)現(xiàn)臺(tái)車數(shù)量選配,根據(jù)需要手術(shù)需求由專科醫(yī)生選擇配置臺(tái)車數(shù)量。比如,國內(nèi)首家分體式手術(shù)機(jī)器人公司瑞龍諾賦,開發(fā)的分體式模塊化臺(tái)車支持醫(yī)院按需采購,降低了醫(yī)院首次購置成本。該公司還創(chuàng)新性地采用了可兼容設(shè)計(jì),讓分體式手術(shù)機(jī)器人兼容院內(nèi)傳統(tǒng)手術(shù)器械與內(nèi)窺鏡,醫(yī)院無需另加采購,進(jìn)一步降低了使用成本。

2、普適性:醫(yī)生操作自由度高,術(shù)式更廣

分體式機(jī)器人手術(shù)操作自由度更高。首先,分體式機(jī)器人術(shù)前擺位靈活,醫(yī)生可以根據(jù)術(shù)式需要靈活配置臺(tái)車數(shù)量和擺放位置;其次,靈活的擺位更易于選擇器械合適的插入位置和角度。醫(yī)生也可以繼續(xù)沿用傳統(tǒng)腹腔鏡手術(shù)布孔方式,發(fā)揮過往經(jīng)驗(yàn);最后,分散放置的機(jī)械臂不僅不易碰撞,還能流暢完成手術(shù)空間更大的術(shù)式,如普外科、胸外科、婦科等科室的術(shù)式。

3、利用率:臺(tái)車占地更小,空間利用更靈活

分體式機(jī)器人更加靈活。首先,分體式設(shè)計(jì)將傳統(tǒng)一體式機(jī)器人連接在同一個(gè)基座上的幾條機(jī)械臂“解綁”,形成相互獨(dú)立的機(jī)械臂臺(tái)車。獨(dú)立的機(jī)械臂標(biāo)準(zhǔn)化、體積小,便于移動(dòng),可以在不同手術(shù)室間共享,提高利用率。其次,模塊化臺(tái)車總體占比空間小,靈活適配中國33平米的標(biāo)準(zhǔn)手術(shù)室,醫(yī)院無需再單獨(dú)配置場地,節(jié)省了醫(yī)院空間成本。

五、全球有哪些典型分體式手術(shù)機(jī)器人公司?

1、Medtronic(美敦力):Hugo ——美國最早采用分體式設(shè)計(jì)的手術(shù)機(jī)器人

美敦力從2013年開始啟動(dòng)分體式機(jī)器人研發(fā),2021年其分體式手術(shù)機(jī)器人HUGO獲得CE認(rèn)證,后續(xù)HUGO又拿到加拿大和日本的上市許可,包括普外科、泌尿外科和婦科。HUGO機(jī)器人專為軟組織手術(shù)而設(shè)計(jì),支持多象限手術(shù)操作,并可以和腕式器械、3D視覺,以及美敦力的Touch Surgery(基于云的手術(shù)視頻捕獲和管理解決方案)相結(jié)合。

2、Ronovo Surgical(瑞龍諾賦):海山一 ——中國首個(gè)分體式模塊化腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人

瑞龍諾賦是中國第一家開發(fā)分體式模塊化手術(shù)機(jī)器人的研發(fā)商。公司成立于2019年,旗下分體式手術(shù)機(jī)器人海山一 采取了標(biāo)準(zhǔn)化臺(tái)車設(shè)計(jì),可靈活替換、搭配不同數(shù)量臺(tái)車使用,且機(jī)器人兼容傳統(tǒng)手術(shù)室內(nèi)的直柄器械、視覺系統(tǒng)等,極大降低了入院成本和患者手術(shù)負(fù)擔(dān)。公司自主專利的機(jī)械臂構(gòu)型和模塊化設(shè)計(jì),在術(shù)中可以覆蓋從盆腔到腹腔超大手術(shù)空間,拓展普外科、婦科、胸外科等多??茟?yīng)用。

海山一 手術(shù)機(jī)器人延續(xù)了傳統(tǒng)腹腔鏡的打孔方式及手術(shù)器械,外科醫(yī)生無需改變手術(shù)習(xí)慣即可快速上手,降低機(jī)器人手術(shù)學(xué)習(xí)曲線。據(jù)悉,海山一 臨床前動(dòng)物試驗(yàn)受到了國內(nèi)頂尖專家的一致好評,機(jī)器人即將進(jìn)入人體臨床試驗(yàn)。該公司在2022年完成了pre-B輪融資,投資方包括LRI江遠(yuǎn)投資、禮來亞洲基金、維梧資本、經(jīng)緯創(chuàng)投、GGV紀(jì)源資本。

3、CMR Surgical:Versius ——完成1萬臺(tái)手術(shù),成功商業(yè)化的分體式腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人

CMR Surgical成立于2014年,總部位于英國劍橋,致力于為微創(chuàng)手術(shù)開發(fā)下一代通用機(jī)器人系統(tǒng)。該公司自主研發(fā)的分體式手術(shù)機(jī)器人Versius成為達(dá)芬奇之后,唯一一個(gè)獲得商業(yè)化成功的腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人,被視為分體式手術(shù)機(jī)器人的代表。

Versius體積僅有達(dá)芬奇機(jī)器人大小的三分之一,廣受歡迎。截至目前,Versius已在歐洲、澳大利亞、印度、中東和巴西等20多個(gè)國家和地區(qū)獲批上市,累積完成1萬例腹腔鏡手術(shù)。CMR Surgical已完成D輪融資,背后資方包括有騰訊、SoftBank Vision Fund(軟銀)、GE Healthcare、LGT group、Ally Bridge Group等。

4、SS Innovations(術(shù)創(chuàng)):Mantra ——超低售價(jià),印度第一個(gè)手術(shù)機(jī)器人

SS Innovations成立于2015年,總部位于印度哈里亞納邦,是一家專注于外科機(jī)器人系統(tǒng)研發(fā)制造的公司。SS Innovations自主研發(fā)的多臂手術(shù)機(jī)器人Mantra,可以搭載3-5個(gè)獨(dú)立的機(jī)械臂臺(tái)車,目前已經(jīng)在印度獲批上市,完成了100余例手術(shù)。Mantra因?yàn)槠涑偷亩▋r(jià)——僅有達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人價(jià)格的三分之一而被周知。

結(jié)語

軟組織手術(shù)機(jī)器人行業(yè)在過去30年,直觀外科的達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷、壟斷市場;但是,其在臨床多專科的普及尚有諸多“先天不足”。針對中國外科微創(chuàng)行業(yè)的臨床需求,已有一些企業(yè)投入大量人力物力,采取不同技術(shù)路徑推出形態(tài)各異的手術(shù)機(jī)器人。面對廣大的市場容量,以未被滿足的臨床需求為研發(fā)重要輸入條件,采取正向研發(fā)的發(fā)展路徑,并與各專科臨床專家深度合作、持續(xù)迭代和完善,走出一條不依賴于仿制的創(chuàng)新之路,是不容忽視的一個(gè)重要的發(fā)展路徑。以分體式模塊化為代表的新型創(chuàng)新技術(shù),值得關(guān)注。

參考資料

[1] 鄭民華. 微創(chuàng)外科的進(jìn)展和發(fā)展趨勢[J]. 中國實(shí)用外科雜志, 2002, 22(1):2.

[2] 楊明, 高長青. 機(jī)器人心臟手術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 中國微創(chuàng)外科雜志, 2012, 12(7):5.

[3] J.P. Morgan Healthcare Conference 2022

[4] Hale GR, Shahait M, Lee DI, Lee DJ, Dobbs RW. Measuring Quality of Life Following Robot-Assisted Radical Prostatectomy. Patient Prefer Adherence. 2021 Jun 23;15:1373-1382. doi: 10.2147/PPA.S271447. PMID: 34188454; PMCID: PMC8236265.

[5] 機(jī)器人“做手術(shù)”——人民日報(bào)

[6] 手術(shù)機(jī)器人:從一馬當(dāng)先到萬馬奔騰,500億高壁壘賽道看國產(chǎn)龍頭蓄勢待發(fā)

[7] 手術(shù)機(jī)器人風(fēng)起云涌,醫(yī)療產(chǎn)業(yè)革命新機(jī)遇——國金證券

[8] Versius used to perform over 10,000 cases

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手術(shù)機(jī)器人進(jìn)化史:從一騎絕塵到競相爭先

手術(shù)機(jī)器人技術(shù)路徑深度解析。

文|動(dòng)脈網(wǎng)

人類對未來世界的無數(shù)暢想中,機(jī)器人已成為不可分割的一個(gè)重要子集。

工業(yè)、農(nóng)業(yè)、物流、家庭服務(wù)、聊天交友等各行各業(yè),機(jī)器人已經(jīng)成為衡量行業(yè)進(jìn)步的重要技術(shù)。在醫(yī)療行業(yè),手術(shù)機(jī)器人還是一個(gè)較新的技術(shù),目前尚未被廣泛應(yīng)用。

全球手術(shù)機(jī)器人發(fā)展近30年,以直觀外科達(dá)芬奇為代表的外科軟組織手術(shù)機(jī)器人獨(dú)占鰲頭,一騎絕塵。手術(shù)機(jī)器人經(jīng)歷了哪些變化?從響應(yīng)臨床需求的視角看,以達(dá)芬奇為代表的產(chǎn)品路線是非他莫屬嗎?本文將探析手術(shù)機(jī)器人進(jìn)化史,并梳理國內(nèi)外涌現(xiàn)的創(chuàng)新公司和產(chǎn)品。

一、達(dá)芬奇是手術(shù)機(jī)器人行業(yè)開創(chuàng)者

1983年,微創(chuàng)外科(Minimally Invasive Surgery,MIS)概念被首次提出[1]。相較于開放性手術(shù),微創(chuàng)手術(shù)具有手術(shù)創(chuàng)傷小、痛感輕、術(shù)中出血少、術(shù)后恢復(fù)快等優(yōu)勢,受到外科醫(yī)生和患者的青睞。

然而,隨著微創(chuàng)外科的逐步推廣和臨床實(shí)踐,外科醫(yī)生發(fā)現(xiàn)以各種腔鏡為代表的微創(chuàng)手術(shù)對術(shù)者技能要求極高:醫(yī)生在缺乏三維視覺信息和觸覺反饋的情況下,需要長時(shí)間操作器械,不僅要保持手眼協(xié)調(diào),而且要避免手部抖動(dòng)放大產(chǎn)生的器械末端震顫,以及術(shù)中“筷子效應(yīng)”的干擾。這些因素都導(dǎo)致開腹醫(yī)生學(xué)習(xí)微創(chuàng)手術(shù)的難度增加。

2000年,世界上第一臺(tái)腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人達(dá)芬奇(DaVinci Robot)獲批上市[2],提供了一個(gè)有別于傳統(tǒng)腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)的全新技術(shù)路徑。

達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人經(jīng)歷了四代進(jìn)化

經(jīng)歷過30年四代進(jìn)化,達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人相較于傳統(tǒng)腹腔鏡手術(shù)器械具有諸多獨(dú)特優(yōu)勢:

1、高清3D立體視覺系統(tǒng):視野內(nèi)被組織放大10倍呈現(xiàn),組織細(xì)節(jié)清晰逼真;

2、主從控制:實(shí)現(xiàn)手眼協(xié)調(diào),不再受傳統(tǒng)腔鏡模式下“筷子效應(yīng)”的困擾;

3、震顫濾除系統(tǒng):大幅降低器械末端抖動(dòng);

4、腕轉(zhuǎn)手術(shù)器械:超越人手自然極限,讓縫合、打結(jié)等高難度手術(shù)操作簡單易做;

5、運(yùn)動(dòng)縮放:使手術(shù)器械操作精度更高。

作為腔鏡手術(shù)機(jī)器人行業(yè)開創(chuàng)者,達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人目前全球裝機(jī)量已經(jīng)突破7500臺(tái),累計(jì)完成機(jī)器人手術(shù)1100萬余例[3]。尤其是在泌尿外科手術(shù)上,機(jī)器人前列腺癌根治術(shù)(RARP)滲透率已超過85%[4],成為該病種術(shù)式當(dāng)之無愧的金標(biāo)準(zhǔn)。

手術(shù)機(jī)器人的誕生,讓醫(yī)生手術(shù)操作更加靈活、精準(zhǔn),術(shù)中時(shí)間更短;在減輕醫(yī)生工作負(fù)擔(dān)的同時(shí),降低術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率,讓患者手術(shù)治療預(yù)后更好。如果機(jī)器人手術(shù)得以廣泛應(yīng)用,將有潛力提升醫(yī)院的手術(shù)能力和病床周轉(zhuǎn)率,降低疾病的綜合治療成本。

二、1%的壟斷 VS99%未滲透的藍(lán)海市場

在中國,腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人隸屬于大型醫(yī)用設(shè)備乙類管理目錄,由省級衛(wèi)生健康行政部門負(fù)責(zé)配置管理,并核發(fā)配置許可證。同目錄下的大型醫(yī)用設(shè)備還有醫(yī)學(xué)影像設(shè)備PET/MR、PET/CT等。

不同于醫(yī)學(xué)影像設(shè)備行業(yè)的成熟,中國手術(shù)機(jī)器人行業(yè)目前仍處于萌芽階段。截至2022年年底,達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人在全國的裝機(jī)量約300臺(tái)[5],國產(chǎn)腔鏡手術(shù)機(jī)器人裝機(jī)量更是屈指可數(shù),而這背后對應(yīng)的是近萬家可開展微創(chuàng)手術(shù)醫(yī)院,市場容量巨大。

為什么相較于其他大型醫(yī)用設(shè)備,中國手術(shù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)進(jìn)展緩慢?這需要從中國特色的醫(yī)療市場需求上尋找答案。

1、醫(yī)保無報(bào)銷,機(jī)器人輔助手術(shù)“客單價(jià)”高

目前,國內(nèi)絕大部分機(jī)器人輔助手術(shù)(RAS)費(fèi)用由患者自付,一般采用“腹腔鏡手術(shù)費(fèi)用+機(jī)器人設(shè)備及附件費(fèi)用”的組合模式。

通常,中國醫(yī)院采購一臺(tái)達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人的價(jià)格約2000-3000萬元,另需支付專用耗材費(fèi)用和平均150萬元每年的維護(hù)費(fèi)用?!霸O(shè)備采購+維護(hù)費(fèi)+專用耗材費(fèi)用”這三部分支出構(gòu)成了“機(jī)器人設(shè)備及附件費(fèi)用”,這筆費(fèi)用最終都由患者負(fù)擔(dān)。

截圖自西南證券手術(shù)機(jī)器人創(chuàng)新器械專題報(bào)告

根據(jù)西南證券研究數(shù)據(jù)推算,平均每例達(dá)芬奇手術(shù)的“機(jī)器人設(shè)備及附件費(fèi)用”約為4.4萬元,其中“開機(jī)費(fèi)”占1.8萬元。

以前列腺根治術(shù)(RARP)為例,腹腔鏡手術(shù)費(fèi)用約4-5萬,醫(yī)保報(bào)銷50%左右,再疊加4.4萬元的機(jī)器人費(fèi)用,患者負(fù)擔(dān)沉重,降低了患者支付意愿。如果RAS費(fèi)用得不到降低,那么醫(yī)院很可能出現(xiàn) “有機(jī)器、無病人”的尷尬局面。當(dāng)然,醫(yī)院在采購手術(shù)機(jī)器人時(shí)會(huì)充分考慮投入產(chǎn)出比,而高昂的RAS費(fèi)用無疑增加了手術(shù)機(jī)器人的入院門檻。

小紅書網(wǎng)友@土土不吃土分享機(jī)器人手術(shù)費(fèi)用

在國外,RAS費(fèi)用在不少地區(qū)都有醫(yī)保覆蓋[6];而在中國,RAS術(shù)式不在大部分省市的醫(yī)保報(bào)銷目錄內(nèi)。

2021年4月,上海率先將機(jī)器人輔助前列腺癌根治術(shù)、腎部分切除術(shù)、子宮全切術(shù)、直腸癌根治術(shù)這4類術(shù)式納入醫(yī)保報(bào)銷目錄[7],患者自付比例為20%,大大提高了RAS的可負(fù)擔(dān)性。

從長遠(yuǎn)來看,借助醫(yī)保報(bào)銷促進(jìn)現(xiàn)有獲批上市的手術(shù)機(jī)器人全面普及是可能路徑之一,但這無疑會(huì)增加國家醫(yī)?;鸬膲毫Γ⑶乙獙?shí)現(xiàn)手術(shù)機(jī)器人在各地所有術(shù)式費(fèi)用的全面覆蓋,難度較大。在一、二線經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),醫(yī)保基金也只能覆蓋屈指可數(shù)的幾類常見機(jī)器人手術(shù);而在三、四線城市經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū),推動(dòng)醫(yī)保基金覆蓋機(jī)器人手術(shù)費(fèi)用,更是由于費(fèi)用昂貴而舉步維艱。

綜上,中國市場從根本上需要更加普惠的、性價(jià)比更高的手術(shù)機(jī)器人解決方案。

2、除泌尿外科,九成微創(chuàng)手術(shù)RAS滲透低,要求機(jī)器人多象限操作

根據(jù)國家癌癥中心發(fā)布的《2022年全國癌癥報(bào)告》,2020年中國新發(fā)癌癥病例457萬例、死亡病例300萬例,分別占全球新發(fā)及死亡病例的23.7%、30.2%,雙雙高居世界榜首,還有逐年遞增的趨勢。

截圖自《2022年全國癌癥報(bào)告》

癌癥的早發(fā)現(xiàn)、早干預(yù)、早治療是綜合干預(yù)的最有效手段。針對早期腫瘤,臨床上多數(shù)提倡根治性切除,術(shù)后治愈率可達(dá)90%。如果是早期原位癌,術(shù)后無需放化療,五年存活率和治愈率更是大幅提升。

癌癥手術(shù)治療市場龐大,手術(shù)干預(yù)需求強(qiáng)大。RAS普及必然需要滿足多癌種的普遍適用性。

在2020年中國癌癥新發(fā)病例數(shù)中,肺癌、結(jié)直腸癌、胃癌、乳腺癌、肝癌、食管癌、甲狀腺癌、胰腺癌、前列腺癌、宮頸癌,這10種癌癥占到了新發(fā)癌癥總數(shù)的78%。其中,肺癌以82萬新發(fā)病例,列首位,其次是結(jié)直腸癌、胃癌、乳腺癌、肝癌等(如下圖)。

截圖自《2022年全國癌癥報(bào)告》;Designed by Freepik

中國高發(fā)的幾類癌癥,共同特征是癌變部位的病灶較大。如果對這些部位的早期腫瘤進(jìn)行手術(shù)切除,則需要更大的手術(shù)空間,具有一定的手術(shù)難度和風(fēng)險(xiǎn)。

男性前列腺的大小和板栗體積相當(dāng),并處于狹小的手術(shù)空間內(nèi),這些特征可以發(fā)揮以達(dá)芬奇為代表的手術(shù)機(jī)器人在盆腔深部精細(xì)操作的優(yōu)勢,這也讓機(jī)器人輔助前列腺癌根治術(shù)(RARP)成為手術(shù)機(jī)器人滲透率最高的術(shù)式。

對于大型器官如胃、肝、乳腺等,以及橫跨整個(gè)腹腔區(qū)域的結(jié)直腸,這些部位的惡性腫瘤切除術(shù),對手術(shù)機(jī)器人的多象限操作能力提出了更高的要求?,F(xiàn)有已商業(yè)化手術(shù)機(jī)器人雖然經(jīng)歷多個(gè)迭代周期,但是在減少術(shù)中機(jī)械臂碰撞、避免術(shù)中機(jī)械臂多次對接等諸多可能影響術(shù)者學(xué)習(xí)曲線、手術(shù)流暢性和手術(shù)體驗(yàn)的因素中,尚未找到一個(gè)完善的解決方案。

中國腔鏡手術(shù)機(jī)器人臨床手術(shù)構(gòu)成(2019年),截圖自西南證券手術(shù)機(jī)器人創(chuàng)新器械專題報(bào)告

這是制約現(xiàn)有手術(shù)機(jī)器人多??破占暗囊淮笸袋c(diǎn)。中國手術(shù)機(jī)器人在不同科室的滲透率有著巨大差別。以前列腺癌治療為代表的泌尿外科,其RAS滲透率最高,達(dá)到了44%;以肺癌治療為例的胸外科,RAS滲透率僅有5%;而占據(jù)軟組織微創(chuàng)手術(shù)量99%的婦科、普外科,其RAS滲透率不足1%。

??瓢l(fā)展不均衡,意味著市場需要一個(gè)可以廣泛適用多??频慕鉀Q方案,提高機(jī)器人手術(shù)的多象限操作能力是關(guān)鍵要素之一。

3、從傳統(tǒng)微創(chuàng)手術(shù)(MIS)升級機(jī)器人手術(shù),醫(yī)生學(xué)習(xí)曲線陡峭

外科醫(yī)生是手術(shù)的直接操作者,從傳統(tǒng)微創(chuàng)手術(shù)(MIS)到機(jī)器人手術(shù),雖然后者解決了醫(yī)生手眼協(xié)調(diào)、“筷子效應(yīng)”干擾等問題,但是,現(xiàn)有機(jī)器人由于使用全新的布孔方式和腕轉(zhuǎn)器械,改變了傳統(tǒng)腹腔鏡手術(shù)的操作習(xí)慣,難以延續(xù)腹腔鏡醫(yī)生的手術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

目前,中國有超過12萬名從事傳統(tǒng)腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)的醫(yī)生,實(shí)際經(jīng)過培訓(xùn)合格并活躍使用達(dá)芬奇機(jī)器人的醫(yī)生僅占全國腹腔鏡醫(yī)生總數(shù)的1%以下。

如何讓外科醫(yī)生在傳統(tǒng)腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)上的成熟經(jīng)驗(yàn)得到延續(xù)和提升,提高醫(yī)生的操作體驗(yàn),降低醫(yī)生的學(xué)習(xí)曲線,讓手術(shù)機(jī)器人真正賦能醫(yī)生,是創(chuàng)新設(shè)計(jì)手術(shù)機(jī)器人需要考慮的關(guān)鍵點(diǎn)。

由此可見,手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域還存在著巨大的未滿足的臨床需求,市場需要以臨床需求為導(dǎo)向的、區(qū)別于傳統(tǒng)腔鏡手術(shù)機(jī)器人設(shè)計(jì)的全新解決方案。

三、創(chuàng)新方案的演變:機(jī)械臂從集中到分散

機(jī)器人手術(shù)負(fù)擔(dān)重、??瓢l(fā)展不均衡、醫(yī)生學(xué)習(xí)曲線陡峭,這些問題并不是中國市場的孤例。在推進(jìn)手術(shù)機(jī)器人全面普及的道路上,越來越多的業(yè)內(nèi)專家形成了共識(shí),手術(shù)機(jī)器人需要有突破性的創(chuàng)新,去開拓未滲透的藍(lán)海市場。

以達(dá)芬奇的腔鏡手術(shù)機(jī)器人為例,它由三部分組成:影像處理平臺(tái)(Vision Cart)、患者手術(shù)平臺(tái)(Patient Cart)、醫(yī)生控制臺(tái)(Surgeon Console)。醫(yī)生通過控制臺(tái)操作,基于影像處理平臺(tái)呈現(xiàn)的病變組織畫面,對患者實(shí)施手術(shù)?;颊呤中g(shù)平臺(tái)上的機(jī)械臂實(shí)時(shí)模擬醫(yī)生的手部動(dòng)作,進(jìn)行手術(shù)操作。

腔鏡手術(shù)機(jī)器人的三部分組成構(gòu)件(截圖自直觀外科企業(yè)官網(wǎng))

為了拓展多象限的手術(shù)能力,工程師們不約而同地想到將機(jī)械臂分散開來——讓機(jī)械臂分布于手術(shù)床兩旁,以提升系統(tǒng)靈活性與自由度。其中,有采用將分散后的機(jī)械臂放置于床旁四周,形成獨(dú)立單機(jī)械臂臺(tái)車的設(shè)計(jì),被稱為“分體式”手術(shù)機(jī)器人;也有將分散后的機(jī)械臂直接與患者手術(shù)床體結(jié)合的設(shè)計(jì),我們暫且稱之為“床體式”手術(shù)機(jī)器人。

不同的機(jī)械臂組合各具特點(diǎn)。為此,我們對全球創(chuàng)新型腔鏡手術(shù)機(jī)器人的幾種前沿發(fā)展形態(tài)進(jìn)行了歸納整理,以饗讀者。

1、分體式+“N”

分體式臺(tái)車可以靈活移動(dòng)、自由搭配,相較于一體式設(shè)計(jì),成本更低、術(shù)式更廣。醫(yī)生可以根據(jù)手術(shù)需求將不同臺(tái)車擺放于床旁不同位置,極大地增加了手術(shù)的靈活性與自由度。但分體式手術(shù)機(jī)器人的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于,如何讓獨(dú)立的臺(tái)車之間相互定位,以確認(rèn)相對位姿,這是分體式機(jī)器人手術(shù)的基本核心技術(shù)。

分體式手術(shù)機(jī)器人(截圖自企業(yè)官網(wǎng))

瑞士醫(yī)療器械公司Distalmotion開發(fā)了分體式手術(shù)機(jī)器人Dexter,該機(jī)器人由醫(yī)生操控臺(tái)、兩個(gè)獨(dú)立臺(tái)車的器械臂,以及一個(gè)內(nèi)窺鏡控制臂構(gòu)成,該控制臂可以安裝在臺(tái)車上,也可以直接夾在患者手術(shù)床上。近期,該公司完成了約1.4億歐元的新一輪融資,由Revival Healthcare Capital(復(fù)興醫(yī)療資本)領(lǐng)投。

四臂分體式手術(shù)機(jī)器人保留了腔鏡手術(shù)機(jī)器人四臂的傳統(tǒng),由三個(gè)操作臂和一個(gè)內(nèi)窺鏡控制臂組成,四條機(jī)械臂都有獨(dú)立對應(yīng)的分體式臺(tái)車。理論上來說,分體式設(shè)計(jì)搭配的臺(tái)車數(shù)量可以是不固定的,醫(yī)院可以根據(jù)實(shí)際需求采購不同數(shù)量的分體式臺(tái)車,但并非每家進(jìn)行分體式手術(shù)機(jī)器人研發(fā)的公司都采用臺(tái)車靈活配置的發(fā)展策略。

2、床體式+“N”

將機(jī)械臂分散到手術(shù)床上就形成了獨(dú)特的“床體式”設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)勢在于,完全不會(huì)占用手術(shù)室的地面面積,增加了手術(shù)室空間,改善了手術(shù)的工作流程。但其機(jī)械臂底座與病床相連,無法自由移動(dòng),帶來的局限性也顯而易見。

床體式手術(shù)機(jī)器人(截圖自公司報(bào)道)

強(qiáng)生公司對床體式設(shè)計(jì)情有獨(dú)鐘,旗下兩家公司Auris Health(被收購)和Verb Surgical(與谷歌合辦)都開發(fā)了床體式設(shè)計(jì)的腔鏡手術(shù)機(jī)器人。其中,Auris Health開發(fā)的是搭載六條機(jī)械臂的Ottava手術(shù)機(jī)器人,Verb Surgical則是開發(fā)手術(shù)臺(tái)上集成四個(gè)機(jī)械臂的“智能手術(shù)平臺(tái)”。

單孔手術(shù)機(jī)器人也是腔鏡手術(shù)機(jī)器人前沿探索的一大方向。單孔最突出的優(yōu)勢是將患者原本3-4個(gè)的創(chuàng)口數(shù)量減少為1個(gè),但其代價(jià)卻是在實(shí)際應(yīng)用中面臨更大的挑戰(zhàn)——限制在特定狹窄術(shù)式的科室應(yīng)用上,而與傳統(tǒng)微創(chuàng)打孔習(xí)慣相悖的設(shè)計(jì)也讓醫(yī)生學(xué)習(xí)曲線更為陡峭。

四、達(dá)芬奇之后,CMR分體式設(shè)計(jì)率先迎來商業(yè)化里程碑

2023年3月,英國手術(shù)機(jī)器人研發(fā)廠商CMR Surgical宣布,公司自主研發(fā)的手術(shù)機(jī)器人Versius完成了1萬例手術(shù)的里程碑[8],成為繼達(dá)芬奇之后,率先成功商業(yè)化的腔鏡手術(shù)機(jī)器人。

Versius是一種分體式腔鏡手術(shù)機(jī)器人(如下圖),包括四個(gè)獨(dú)立的機(jī)械臂臺(tái)車。該機(jī)器人于2019年獲得歐盟CE認(rèn)證,后陸續(xù)在澳大利亞、印度和中東等20多個(gè)國家和地區(qū)獲批上市。

其已完成的1萬例手術(shù),覆蓋了7個(gè)科室的130種術(shù)式,包括結(jié)腸切除術(shù)、子宮切除術(shù)、疝氣修復(fù)術(shù)、肺葉切除術(shù)等。該公司目標(biāo)在2025年之前,將Versius手術(shù)機(jī)器人裝機(jī)數(shù)量突破千臺(tái)。

Versius手術(shù)機(jī)器人(截圖自企業(yè)官網(wǎng))

在腔鏡手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域,研發(fā)人員和臨床專家進(jìn)行了大量前沿探索與創(chuàng)新嘗試,不斷提高手術(shù)機(jī)器人的性能和效率。經(jīng)過臨床研究與市場驗(yàn)證,四臂形態(tài)的分體式手術(shù)機(jī)器人成為最先得到市場認(rèn)可的創(chuàng)新代表,是繼達(dá)芬奇類一體式手術(shù)機(jī)器人之后,手術(shù)機(jī)器人行業(yè)的又一重要突破。

四臂分體式設(shè)計(jì)并非CMR Surgical獨(dú)創(chuàng)。全球醫(yī)療科技巨頭美敦力在2013年開始研發(fā)分體式手術(shù)機(jī)器人,經(jīng)過數(shù)年的開發(fā)和優(yōu)化,其分體式手術(shù)機(jī)器人HUGO在2021年底獲得了CE認(rèn)證。

綜合來看,分體式手術(shù)機(jī)器人具有以下潛在競爭優(yōu)勢:

1、經(jīng)濟(jì)性:獨(dú)立臺(tái)車易控制成本,自由配置

分體式結(jié)構(gòu)的成本可以更低。首先,分體式機(jī)器人的每個(gè)臺(tái)車結(jié)構(gòu)相似,從供應(yīng)鏈角度看更易控制設(shè)備成本;其次,分體式臺(tái)車可以實(shí)現(xiàn)臺(tái)車數(shù)量選配,根據(jù)需要手術(shù)需求由專科醫(yī)生選擇配置臺(tái)車數(shù)量。比如,國內(nèi)首家分體式手術(shù)機(jī)器人公司瑞龍諾賦,開發(fā)的分體式模塊化臺(tái)車支持醫(yī)院按需采購,降低了醫(yī)院首次購置成本。該公司還創(chuàng)新性地采用了可兼容設(shè)計(jì),讓分體式手術(shù)機(jī)器人兼容院內(nèi)傳統(tǒng)手術(shù)器械與內(nèi)窺鏡,醫(yī)院無需另加采購,進(jìn)一步降低了使用成本。

2、普適性:醫(yī)生操作自由度高,術(shù)式更廣

分體式機(jī)器人手術(shù)操作自由度更高。首先,分體式機(jī)器人術(shù)前擺位靈活,醫(yī)生可以根據(jù)術(shù)式需要靈活配置臺(tái)車數(shù)量和擺放位置;其次,靈活的擺位更易于選擇器械合適的插入位置和角度。醫(yī)生也可以繼續(xù)沿用傳統(tǒng)腹腔鏡手術(shù)布孔方式,發(fā)揮過往經(jīng)驗(yàn);最后,分散放置的機(jī)械臂不僅不易碰撞,還能流暢完成手術(shù)空間更大的術(shù)式,如普外科、胸外科、婦科等科室的術(shù)式。

3、利用率:臺(tái)車占地更小,空間利用更靈活

分體式機(jī)器人更加靈活。首先,分體式設(shè)計(jì)將傳統(tǒng)一體式機(jī)器人連接在同一個(gè)基座上的幾條機(jī)械臂“解綁”,形成相互獨(dú)立的機(jī)械臂臺(tái)車。獨(dú)立的機(jī)械臂標(biāo)準(zhǔn)化、體積小,便于移動(dòng),可以在不同手術(shù)室間共享,提高利用率。其次,模塊化臺(tái)車總體占比空間小,靈活適配中國33平米的標(biāo)準(zhǔn)手術(shù)室,醫(yī)院無需再單獨(dú)配置場地,節(jié)省了醫(yī)院空間成本。

五、全球有哪些典型分體式手術(shù)機(jī)器人公司?

1、Medtronic(美敦力):Hugo ——美國最早采用分體式設(shè)計(jì)的手術(shù)機(jī)器人

美敦力從2013年開始啟動(dòng)分體式機(jī)器人研發(fā),2021年其分體式手術(shù)機(jī)器人HUGO獲得CE認(rèn)證,后續(xù)HUGO又拿到加拿大和日本的上市許可,包括普外科、泌尿外科和婦科。HUGO機(jī)器人專為軟組織手術(shù)而設(shè)計(jì),支持多象限手術(shù)操作,并可以和腕式器械、3D視覺,以及美敦力的Touch Surgery(基于云的手術(shù)視頻捕獲和管理解決方案)相結(jié)合。

2、Ronovo Surgical(瑞龍諾賦):海山一 ——中國首個(gè)分體式模塊化腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人

瑞龍諾賦是中國第一家開發(fā)分體式模塊化手術(shù)機(jī)器人的研發(fā)商。公司成立于2019年,旗下分體式手術(shù)機(jī)器人海山一 采取了標(biāo)準(zhǔn)化臺(tái)車設(shè)計(jì),可靈活替換、搭配不同數(shù)量臺(tái)車使用,且機(jī)器人兼容傳統(tǒng)手術(shù)室內(nèi)的直柄器械、視覺系統(tǒng)等,極大降低了入院成本和患者手術(shù)負(fù)擔(dān)。公司自主專利的機(jī)械臂構(gòu)型和模塊化設(shè)計(jì),在術(shù)中可以覆蓋從盆腔到腹腔超大手術(shù)空間,拓展普外科、婦科、胸外科等多??茟?yīng)用。

海山一 手術(shù)機(jī)器人延續(xù)了傳統(tǒng)腹腔鏡的打孔方式及手術(shù)器械,外科醫(yī)生無需改變手術(shù)習(xí)慣即可快速上手,降低機(jī)器人手術(shù)學(xué)習(xí)曲線。據(jù)悉,海山一 臨床前動(dòng)物試驗(yàn)受到了國內(nèi)頂尖專家的一致好評,機(jī)器人即將進(jìn)入人體臨床試驗(yàn)。該公司在2022年完成了pre-B輪融資,投資方包括LRI江遠(yuǎn)投資、禮來亞洲基金、維梧資本、經(jīng)緯創(chuàng)投、GGV紀(jì)源資本。

3、CMR Surgical:Versius ——完成1萬臺(tái)手術(shù),成功商業(yè)化的分體式腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人

CMR Surgical成立于2014年,總部位于英國劍橋,致力于為微創(chuàng)手術(shù)開發(fā)下一代通用機(jī)器人系統(tǒng)。該公司自主研發(fā)的分體式手術(shù)機(jī)器人Versius成為達(dá)芬奇之后,唯一一個(gè)獲得商業(yè)化成功的腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人,被視為分體式手術(shù)機(jī)器人的代表。

Versius體積僅有達(dá)芬奇機(jī)器人大小的三分之一,廣受歡迎。截至目前,Versius已在歐洲、澳大利亞、印度、中東和巴西等20多個(gè)國家和地區(qū)獲批上市,累積完成1萬例腹腔鏡手術(shù)。CMR Surgical已完成D輪融資,背后資方包括有騰訊、SoftBank Vision Fund(軟銀)、GE Healthcare、LGT group、Ally Bridge Group等。

4、SS Innovations(術(shù)創(chuàng)):Mantra ——超低售價(jià),印度第一個(gè)手術(shù)機(jī)器人

SS Innovations成立于2015年,總部位于印度哈里亞納邦,是一家專注于外科機(jī)器人系統(tǒng)研發(fā)制造的公司。SS Innovations自主研發(fā)的多臂手術(shù)機(jī)器人Mantra,可以搭載3-5個(gè)獨(dú)立的機(jī)械臂臺(tái)車,目前已經(jīng)在印度獲批上市,完成了100余例手術(shù)。Mantra因?yàn)槠涑偷亩▋r(jià)——僅有達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人價(jià)格的三分之一而被周知。

結(jié)語

軟組織手術(shù)機(jī)器人行業(yè)在過去30年,直觀外科的達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷、壟斷市場;但是,其在臨床多??频钠占吧杏兄T多“先天不足”。針對中國外科微創(chuàng)行業(yè)的臨床需求,已有一些企業(yè)投入大量人力物力,采取不同技術(shù)路徑推出形態(tài)各異的手術(shù)機(jī)器人。面對廣大的市場容量,以未被滿足的臨床需求為研發(fā)重要輸入條件,采取正向研發(fā)的發(fā)展路徑,并與各??婆R床專家深度合作、持續(xù)迭代和完善,走出一條不依賴于仿制的創(chuàng)新之路,是不容忽視的一個(gè)重要的發(fā)展路徑。以分體式模塊化為代表的新型創(chuàng)新技術(shù),值得關(guān)注。

參考資料

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[5] 機(jī)器人“做手術(shù)”——人民日報(bào)

[6] 手術(shù)機(jī)器人:從一馬當(dāng)先到萬馬奔騰,500億高壁壘賽道看國產(chǎn)龍頭蓄勢待發(fā)

[7] 手術(shù)機(jī)器人風(fēng)起云涌,醫(yī)療產(chǎn)業(yè)革命新機(jī)遇——國金證券

[8] Versius used to perform over 10,000 cases

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