一文看懂手術(shù)機(jī)器人的現(xiàn)狀和未來(lái)前景

看點(diǎn)： 手術(shù)機(jī)器人出現(xiàn)的背景 國(guó)內(nèi)外手術(shù)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀，主要有哪些產(chǎn)品？ 手機(jī)機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域?手術(shù)機(jī)器人優(yōu)勢(shì)？哪些手術(shù)需要使用手術(shù)機(jī)器人，對(duì)于手術(shù)有什么幫助? 未來(lái)手術(shù)機(jī)器人的應(yīng)用前景？

手術(shù)機(jī)器人的基礎(chǔ)與優(yōu)勢(shì)：空間定位能力提高、計(jì)算機(jī)強(qiáng)大快速的計(jì)算能力、3D數(shù)字化醫(yī)療影像。

近年來(lái)，機(jī)器人不僅用于工業(yè)領(lǐng)域，在醫(yī)療系統(tǒng)也已得到推廣應(yīng)用。目前，關(guān)于機(jī)器人在醫(yī)療界中的應(yīng)用的研究主要集中在外科手術(shù)機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人、護(hù)理機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人方面。

手術(shù)機(jī)器人是一組器械的組合裝置。它通常由一個(gè)內(nèi)窺鏡（探頭）、刀剪等手術(shù)器械、微型攝像頭和操縱桿等器件組裝而成。據(jù)國(guó)外廠商介紹，目前使用中的手術(shù)機(jī)器人的工作原理是通過(guò)無(wú)線操作進(jìn)行的外科手術(shù)，即醫(yī)生坐在電腦顯示屏前，通過(guò)顯示屏和內(nèi)窺鏡仔細(xì)觀察病人體內(nèi)的病灶情況，然后通過(guò)機(jī)器人手中的手術(shù)刀將病灶精確切除（或修復(fù)）。

外科手術(shù)機(jī)器人是目前應(yīng)用范圍最廣且最具前景，其提供的強(qiáng)大功能克服了傳統(tǒng)外科手術(shù)中精確度差、手術(shù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、醫(yī)生疲勞、和缺乏三維精度視野等問(wèn)題。

達(dá)芬奇系統(tǒng)由美國(guó)IntuiTIve Surgical（ISRG）公司開(kāi)發(fā)和制造，1999年獲得歐洲CE市場(chǎng)認(rèn)，次年被FDA正式批準(zhǔn)投入使用。此手術(shù)系統(tǒng)最初主要用于泌尿外科的微創(chuàng)手術(shù)，例如前列腺切除手術(shù)，現(xiàn)在被越來(lái)越多地應(yīng)用于心外科，婦科以及小兒外科等外科微創(chuàng)手術(shù)。

醫(yī)用機(jī)器人手術(shù)數(shù)量從2005年25000例達(dá)到2016年65萬(wàn)例。80%的前列腺切除手術(shù)是由機(jī)器人完成的。從全球市場(chǎng)來(lái)看，BCG波士頓咨詢數(shù)據(jù)顯示，截止2016年1月，全球醫(yī)療機(jī)器人行業(yè)每年?duì)I收達(dá)到74.7億美元，預(yù)計(jì)未來(lái)5年年復(fù)合增長(zhǎng)率能穩(wěn)定在15.4%。至2020年，全球醫(yī)療機(jī)器人規(guī)模有望達(dá)到114億美元。其中，手術(shù)機(jī)器人占60%左右的市場(chǎng)份額。截止到2014年年底，直覺(jué)外科公司在全球銷售了3266臺(tái)。2015年第三季，中國(guó)達(dá)芬奇46臺(tái)，中國(guó)有三甲醫(yī)院1079家，滲透率為4.3%。從另一角度看，這也表明中國(guó)的醫(yī)療機(jī)器人產(chǎn)業(yè)還大有可為。

中國(guó)手術(shù)機(jī)器人正在打破“達(dá)芬奇”的技術(shù)壟斷。

2013年11月，國(guó)家“863”計(jì)劃資助項(xiàng)目——“微創(chuàng)腹腔外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)”，由哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所研制成功，并通過(guò)國(guó)家“863”計(jì)劃專家組的驗(yàn)收。

威高集團(tuán)的“妙手S”微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人

“妙手S”微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人是與天津大學(xué)合作研發(fā)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第三代微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人，可實(shí)現(xiàn)模塊化組裝。目前已開(kāi)展腔鏡手術(shù)機(jī)器人技術(shù)研究和臨床動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，順利完成了膽囊摘除、腸癌根治等復(fù)雜臨床手術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)成功為六位患者實(shí)施手術(shù)，標(biāo)志著我國(guó)的腹腔微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。2014年04月，中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院順利完成了3例國(guó)產(chǎn)機(jī)器人手術(shù)，這是我國(guó)自主研制的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)首次運(yùn)用于臨床。

NeuroArm是目前唯一一個(gè)兼容MR的立體定向機(jī)器人。

Medtech SA成立于2002年，總部設(shè)在法國(guó)南部蒙彼利埃，是一家全球領(lǐng)先的手術(shù)輔助機(jī)器人系統(tǒng)研發(fā)商。公司的旗艦產(chǎn)品ROSA腦部機(jī)器人已經(jīng)獲得歐洲、美國(guó)、中國(guó)、加拿大和澳大利亞的批準(zhǔn)。目前主要用于功能神經(jīng)外科，包括癲癇、帕金森病的手術(shù)。

國(guó)內(nèi)有301、三博腦科醫(yī)院、天壇醫(yī)院、宣武醫(yī)院、沈陽(yáng)軍區(qū)總醫(yī)院等多家醫(yī)院裝備。

海軍總醫(yī)院與北京航天航空大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的機(jī)器人系統(tǒng)CRAS（Computer and Robot Assisted Surgery，CRAS）。CRAS是國(guó)內(nèi)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的先行者，已完成第六代的研制和臨床應(yīng)用。該系統(tǒng)系統(tǒng)選用PUMA260、262機(jī)器人作為系統(tǒng)輔助操作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

第一代機(jī)器人于1997年5月首次應(yīng)用于臨床。第二代1999年研制成功，實(shí)現(xiàn)了無(wú)框架立體定向手術(shù)，這就是華志CAS-R-2。第五代機(jī)器人除了前四代機(jī)器人的特點(diǎn)外，自動(dòng)定位功能更加先進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了視覺(jué)自動(dòng)定位，使手術(shù)誤差更小，手術(shù)操作更加快捷安全。該系統(tǒng)能通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)施遠(yuǎn)程操作手術(shù)。而北京柏惠維康的Remebot則是第六代產(chǎn)品，具有主動(dòng)臂及更為智能的操作系統(tǒng)。產(chǎn)品是海軍總醫(yī)院(田增民)、北京航空航天大學(xué)（王田苗）、公司三方合作的結(jié)果。Remebot在臨床研究階段得到天壇醫(yī)院、宣武醫(yī)院、301醫(yī)院、鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院的大力支持。

NeuroBlate® System則是應(yīng)用激光系統(tǒng)的立體定向機(jī)器人。

國(guó)外產(chǎn)品有以色列Mazor RoboTIcs的脊柱機(jī)器人；美國(guó)Curexo的關(guān)節(jié)機(jī)器人；美國(guó)Mako的關(guān)節(jié)機(jī)器人也有很強(qiáng)的市場(chǎng)發(fā)展。

手術(shù)機(jī)器人的老牌醫(yī)療公司Stryker也進(jìn)入手術(shù)機(jī)器人市場(chǎng)，其選擇的方向則是：骨科。 Stryker公司是全球骨科356億美元市場(chǎng)中最大的公司之一，自從Homer Stryker醫(yī)生于1941年研制并生產(chǎn)第一臺(tái)產(chǎn)品至今，已擁有30家現(xiàn)代化工廠。公司產(chǎn)品涉及關(guān)節(jié)臵換、創(chuàng)傷、顱面、脊柱、手術(shù)設(shè)備、神經(jīng)外科、耳鼻喉、介入性疼痛管理、微創(chuàng)手術(shù)、導(dǎo)航手術(shù)、智能化手術(shù)室及網(wǎng)絡(luò)通訊、生物科技、醫(yī)用床、急救推床等。2013年，Stryker以16.5億美元收購(gòu)Mako外科治療公司及其相關(guān)核心技術(shù)。Mako總部位于佛羅里達(dá)州，其主打產(chǎn)品包括Makoplasty全髖關(guān)節(jié)臵換系統(tǒng)等。MAKOplasty由具有高精確性的RIO機(jī)械臂系統(tǒng)和創(chuàng)新性的髖膝關(guān)節(jié)假體系統(tǒng)組成，二者突破了傳統(tǒng)工具的限制，用微創(chuàng)的手術(shù)方式，精確植入假體，恢復(fù)自然的髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)。MAKOplasty膝關(guān)節(jié)系統(tǒng)針對(duì)早到中期膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者，可進(jìn)行單間室或多間室的假體置換。允許醫(yī)生術(shù)中實(shí)時(shí)調(diào)整膝關(guān)節(jié)力線和軟組織平衡。并通過(guò)微創(chuàng)的手術(shù)方式保留更多骨質(zhì)和組織，病人恢復(fù)更快。 MAKOplasty髖關(guān)節(jié)臵換手術(shù)可以通過(guò)機(jī)械臂精確限定關(guān)節(jié)銼進(jìn)入的深度并指導(dǎo)方向和角度，從而達(dá)到手術(shù)更加精確和安全的目的。

新一代產(chǎn)品天璣是天智航的第三代國(guó)產(chǎn)骨科手術(shù)機(jī)器人，是世界上唯一一個(gè)能夠開(kāi)展四肢、骨盆骨折以及脊柱全節(jié)段（頸椎、胸椎、腰椎、骶椎）手術(shù)的骨科機(jī)器人系統(tǒng)。產(chǎn)品由北京積水潭醫(yī)院(田偉)、北京航空航天大學(xué)（王田苗）、北京天智航醫(yī)療科技三方聯(lián)合研發(fā)。

天璣骨科手術(shù)機(jī)器人精準(zhǔn)定位誤差不到1毫米。2016年11月16日，功能強(qiáng)大的“天璣”正式獲得國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局頒發(fā)的醫(yī)療器械注冊(cè)證，拿到了正式上市所需的關(guān)鍵“通行證”。“天璣”憑借亞毫米級(jí)的高精準(zhǔn)度的“眼”和高穩(wěn)定性的“手”，遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于全球同類產(chǎn)品。在臨床試驗(yàn)期間，“天璣”的上一代產(chǎn)品就已在全國(guó)十多家醫(yī)院使用，累計(jì)手術(shù)超過(guò)2000例。“瑪特I”骨科手術(shù)機(jī)器人也在躍躍欲試。

由于血管介入手術(shù)的發(fā)展迅速，以及血管介入應(yīng)用機(jī)器人的良好前景，世界各國(guó)都在加快研發(fā)用于血管介入手術(shù)的機(jī)器人。 美國(guó)、以色列、日本、德國(guó)和韓國(guó)相繼開(kāi)展血管介入手術(shù)機(jī)器人研究。其中Hansen和Corpath得到FDA認(rèn)證，并積極應(yīng)用于臨床，主要在心臟介入領(lǐng)域。

國(guó)家863項(xiàng)目，北京航空航天大學(xué)（王田苗、劉達(dá)）、北京理工大學(xué)（郭書(shū)祥）、海軍總醫(yī)院（田增民）與北京醫(yī)院（王大明）共同研發(fā)中國(guó)首款血管介入機(jī)器人，成功完成全腦血管造影臨床手術(shù)。

更多的研究團(tuán)隊(duì)在加入這個(gè)行列。北京天壇醫(yī)院（李佑祥）與北京理工大學(xué)（郭書(shū)祥）團(tuán)隊(duì)；復(fù)旦大學(xué)團(tuán)隊(duì)（余波）：自主研發(fā)國(guó)產(chǎn)遠(yuǎn)程數(shù)控血管介入機(jī)器人，成功完成動(dòng)物全腦血管造影手術(shù)。系統(tǒng)的專用數(shù)字導(dǎo)管頭部具有多重關(guān)節(jié)，各關(guān)節(jié)可向任意方位彎曲，以適應(yīng)血管的自然解剖形態(tài)；配套導(dǎo)絲和導(dǎo)管均能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化獨(dú)立旋轉(zhuǎn)與進(jìn)退，可有效降低腔內(nèi)操作對(duì)血管壁的造成損傷。

中國(guó)科學(xué)院：這款血管介入手術(shù)機(jī)器人有著和人的小臂相似的高精度機(jī)器臂，它具備基于多數(shù)據(jù)融合的機(jī)器人定位與導(dǎo)航技術(shù)，能用激光找準(zhǔn)手術(shù)點(diǎn)，“醫(yī)生如果不用這個(gè)機(jī)器人，需要用上百例動(dòng)物實(shí)驗(yàn)后才能找準(zhǔn)手術(shù)部位，有了這項(xiàng)技術(shù)，就能夠通過(guò)機(jī)器臂感知血管位置和壓力，大大提高手術(shù)的準(zhǔn)確率“。

手術(shù)機(jī)器人正在滲透各個(gè)外科亞專業(yè)，包括牙科、眼科、整形外科、移植外科等。

醫(yī)用機(jī)器人手術(shù)數(shù)量從2005年25000例達(dá)到2016年65萬(wàn)例。80%的前列腺切除手術(shù)是由機(jī)器人完成的。

機(jī)器人手術(shù)種類：在普外科中，胃部分切除術(shù)、闌尾切除術(shù)、胃造口術(shù)、乳房切除術(shù)等；肝膽外科的膽囊切除術(shù)、肝門空腸吻合術(shù)、總膽管造口術(shù)等；婦產(chǎn)科的子宮切除術(shù)、卵巢錯(cuò)位、子宮肌瘤切除術(shù)等；泌尿外科中，前列腺切除術(shù)、腎切除術(shù)、輸尿管成形術(shù)等；胸心外科的心臟不停跳旁路術(shù)、瓣膜修復(fù)術(shù)、食管腫物切除術(shù)等手術(shù),達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人都可以漂亮地完成。

機(jī)器人的最大特點(diǎn)是它具有人不具備的靈巧性，其基礎(chǔ)在于：1、震顫過(guò)濾系統(tǒng)能濾除外科醫(yī)生手部顫動(dòng)；2、動(dòng)作縮減系統(tǒng)能成比例(5：1)縮減外科醫(yī)生的動(dòng)作幅度。

觸覺(jué)反饋（力反饋）缺少或不足，正在慢慢地隨著技術(shù)的進(jìn)步得以提高。

AR和VR，以及混合現(xiàn)實(shí)，將可以更方便地應(yīng)用于外科手術(shù)。

　　未來(lái)的方向：未來(lái)醫(yī)用機(jī)器人發(fā)展還應(yīng)該更加注重輕量化、精密、靈巧機(jī)器人機(jī)構(gòu)構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)；系統(tǒng)集成面向具體的手術(shù)流程需求、手術(shù)室應(yīng)用，遙控操作及遠(yuǎn)程手術(shù)操作；高精度3D跟蹤定位及可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)術(shù)中實(shí)時(shí)標(biāo)定及配準(zhǔn)；與互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的結(jié)合。人工智能的快速進(jìn)展將開(kāi)創(chuàng)外科機(jī)器人的一片新天地。

　　遠(yuǎn)程醫(yī)療 在未來(lái)我們會(huì)擁有遠(yuǎn)程醫(yī)療的條件，醫(yī)生可以為世界上其他地方的患者動(dòng)手術(shù)；遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展同樣意味著醫(yī)生之間更高層面的競(jìng)爭(zhēng)，這會(huì)提高外科醫(yī)生的準(zhǔn)入門檻，讓他們?cè)谧约旱念I(lǐng)域變的最為出色。微創(chuàng)理念進(jìn)一步深化 在未來(lái)我們可以只通過(guò)單一的創(chuàng)口為患者進(jìn)行手術(shù)，或許可以通過(guò)肚臍或血管，插入一支蛇形的機(jī)械臂或者微型機(jī)器人完成外科手術(shù)。