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手术机器人(二)细分赛道及行业发展历程

作者: 数字化观察网 发布时间: 2021年04月28日 17:51:42

医疗机器人的发展是国家实现工业化战略目标的重要环节,同时我国医疗终端的市场规模将随着老龄化社会的到来快速扩大,分级诊疗的推进和基层医生的巨大缺口也成为了机器人研发的强劲动力,其中手术机器人是技术难度最大,临床意义最强,并拥有卡脖子环节的医疗机器人。

一、手术机器人的基本特点及主要分类

手术机器人是20世纪80年代以来,伴随着微创外科手术的发展而逐步出现并且发展起来的高端医疗设备,主要用于以微创的手段来消除手术造成的大面积创伤对患者的不利影响,进而达到减少患者痛苦和加快术后恢复速度等目的,同时还可以降低常规手术中因医生手部震颤等造成的不可控的手术风险。此外,对于对精度要求很高的骨科、神经外科及口腔科等外科手术,手术机器人还具有精准定位、手术规划、精准成像等功能,并且能大幅减少手术中医生所受辐射伤害和感染风险。

从涉及的学科上看,手术机器人是集临床医学、生物力学、机械学、计算机科学、微电子学等诸多学科为一体的新型医疗器械。通过其清晰的成像系统和灵活的机械臂,以微创的手术形式,协助医生实施复杂的外科手术,完成术中定位、切断、穿刺、止血、缝合等操作。

从自动化水平上看,现阶段的手术机器人仍处于以辅助医生手术为主要功能的半自动化阶段,已应用于普腹外科、泌尿外科、心血管外科、胸心外科、妇科、骨科、神经外科、口腔科等多个领域。

按照手术部位机器人产品可分为腹腔镜手术机器人、骨科手术机器人、神经外科手术机器人、血管介入手术机器人和口腔手术机器人等;按照产品功能则可分为操作类手术机器人和定位类手术机器人。

图:手术机器人分类

数据来源:根据公开资料整理

(一)腹腔镜手术机器人

腹腔镜手术机器人广泛应用于外科手术中具有手术创口小、操作精度高、灵活性强、重复性好以及不受疲劳和情绪等人体生理因素影响等优点。当前在美国约90%的前列腺切除手术和约80%子宫癌手术均由手术机器人辅助完成,是当前应用范围最广、市场接受度最高的手术机器人。

从关键组成部件上看,主要包括医生控制系统,3D成像视频影像平台,以及由机械臂,摄像臂和手术器械组成的移动平台。3D成像视频影像平台可以为医生提供具有沉浸感且清晰细致的解剖组织结构图像提升手术的视觉感。机械臂可实现抓持、钳夹、缝合等各项手术操作,并且比人手的活动自由度更广。实施手术时,主刀医师不与病人直接接触,而是通过三维视觉系统和动作定标系统操作控制,并通过机械臂以及手术器械完成医生的技术动作和手术操作。

从适应症上看,可应用于心脏外科、普通外科、泌尿外科、胸外科、肝胆胰外科、胃肠外科、妇科等相关的微创手术。

从主要的竞争企业及其产品看,美国直觉外科公司的达芬奇手术机器人是绝对的行业龙头,其他国外竞争者还包括加拿大Titan Medical公司的SPORT手术机器人系统,加拿大TransEnterix公司的Senhance和SurgiBot手术机器人,英国CMR Surgical公司的Versius机器人。国内主要有威高集团和天津大学联合开发的“妙手S”手术机器人,精峰医疗的单孔手术机器人及微创医疗旗下微创医疗机器人的图迈Toumai腔镜手术机器。

(二)骨科手术机器人

骨科手术机器人可应用于膝关节手术和髋关节手术和脊柱外科手术中。传统的骨科手术存在手术风险高、定位困难、植入精度低、复杂术式难普及、智能设备匮乏、手术创伤大、并发症多等问题。而骨科手术机器人可利用术前的三维CT影像对病灶进行准确测量,根据病灶大小及植入假体形状进行术中组织的精确判断和操作。

从关键组成部件上看,主要包括机械系统、影像系统和计算机系统。其中,机械系统中的机械臂是手术的核心执行模块,末端的反馈结构具有视觉、力觉、触觉等模态。影像系统能够给施术医生提供更加清晰的影像资料,帮助患处定位和导航。计算机系统是骨科机器人的中枢,主要辅助医生进行手术方案设计和实现路径规划,帮助医生进行手术,此外还能对手术设备进行管理,包括对机械系统各部位的损耗情况进行自检和智能评估。

从主要的竞争企业及其产品看,国外的竞争者主要包括美国MAKO公司的RIO机器人,Mazor公司的SpineAssist机器人,以及我国天智航的“天玑”骨科手术机器人。

(三)神经外科手术机器人

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