盘点那些被热议的神经外科手术机器人

盘点那些被热议的手术机器人近年来，机器人不仅用于工业领域，在医疗系统也已得到推广应用。如大名鼎鼎的手术机器人（SurgicalRobot）的问世不过短短10年，但同样取得重大进展。目前，关于机器人在医疗界中的应用的研究主要集中在外科手术机器人、康复机器人、护理机器人和服务机器人方面。其中，外科手术机器人是目前应用范围最广且最具前景，其提供的强大功能克服了传统外科手术中精确度差、手术时间过长、医生疲劳、和缺乏三维精度视野等问题。实际上，手术机器人是一组器械的组合装置。它通常由一个内窥镜（探头）、刀剪等手术器械、微型摄像头和操纵杆等器件组装而成。据国外厂商介绍，目前使用中的手术机器人的工作原理是通过无线操作进行的外科手术，即医生坐在电脑显示屏前，通过显示屏和内窥镜仔细观察病人体内的病灶情况，然后通过机器人手中的手术刀将病灶精确切除（或修复）。这种被国外科学家命名为MIS的系统是设计一切手术机器人的基础。以目前各国医院使用中的达·芬奇手术机器人为例，只要在病人皮肤表面开一个极小的口子，将探头塞进体内，即可观察到病人病灶所在位置，然后再用机器人手中的手术刀将其切除。此外，手术机器人还可做器官修补、血管吻合或骨磨削等需要十分精细的手术。近年来，手术机器人被用于做包括基因移植、神经手术和远程手术等在内的各种重要手术，从而大大提高了危重病人的存活率。那么，这么厉害的手术机器人发展情况如何？有哪些研发公司？又有哪些细分领域？国内情况如何？未来将如何发展？别急，听我慢慢道来。新兴力量今年3月初，谷歌最新发布的一则通告显示，公司已同医疗器械公司强生达成合作协议，将共同研发一款机器人平台，来帮助医生们进行外科手术。据悉，这款机器人手术平台将有助于外科微创手术技术的的进步，解决病人诸如修疤、疼痛、恢复期漫长等方面的问题。谷歌将为这款机器人平台注入视觉系统和图像分析软件，能为外科医生提供更好的视觉空间，并帮助其获取其他相关信息。到了5月中旬的时候，博实股份公告，公司拟投资1亿元，设立全资子公司博实高端医疗装备有限公司，同时拟通过博实股份或子公司投资微创外科手术机器人及智能器械项目。2015年7月31日的时候，东京工业大学和东京医科齿科大学创立的RIVERFIELD公司宣布，内窥镜手术辅助机器人“EMARO：EndoscopeMAnipulatorRObot”将于2015年8月上市。EMARO是主刀医生可通过头部动作自己来操作内窥镜的系统，无需助手（把持内窥镜的医生）的帮助。东京医科齿科大学生体材料工学研究所教授川嶋健嗣和东京工业大学精密工学研究所副教授只野耕太郎等人，从着手研究到EMARO上市足足用了约10年时间。其作为手术辅助机器人，首次采用了气压驱动方式。用自主的气压控制技术，实现了灵活的动作，在工作中“即使接触到人，也可以躲开其作用力”（只野）等，可保证高安全性。与马达驱动的现有内窥镜夹持机器人相比，整个系统更加轻量小巧也是一大特点。该系统平时由主刀医生由头部的陀螺仪传感器来操作，发生紧急情况时，还可以手动操作。可利用机体上附带的控制面板的按钮来操作。它诞生的背景是，近年为取代对患者造成很大负担的开腹手术，使用内窥镜的低创手术日益普及，就是以“切个1日元硬币的口就可完成全部手术”（东京医科齿科大学理事兼副校长森田育男）为目标的疗法。其典型代表是从在患者腹部切开的小口插入钳子和内窥镜、切除癌症等的腹腔镜手术。作为手术辅助机器人代名词的美国直觉外科公司的“达芬奇系统（daVinciSurgicalSystem）”也是辅助内窥镜手术的系统。虽然内窥镜手术日益普及，但内窥镜手术所需要的“助手难以保证”。尤其，在中小型医院，助手不足据说是一个严重的问题。EMARO的问世就是为了解决这一问题。据称，RIVERFIELD的机器人钳子系统已在作动物和模拟内脏器官的实验，正在开发第7号产品。预定2019年上市。最初考虑用于跟达芬奇系统一样的疾病和手术，原口充满信心地表示“还要推广到达芬奇系统无法应对的领域”。超越达芬奇系统的日本产机器人诞生了。EMARO将成为第一块试金石。11月，专注于跨境医疗投资的基金汇桥资本集团(“AllyBridgeGroup”)宣布，将以可转债及认股权证的形式对法国公司MedtechSA投资1500万美元。Medtech是一家创新的手术机器人系统开发商，目前在泛欧证券交易所挂牌（股票代码Euronext:ROSA）。MedtechSA成立于2002年，总部设在法国南部蒙彼利埃，是一家全球领先的手术辅助机器人系统研发商。公司的旗舰产品ROSA脑部机器人已经获得欧洲、美国、中国、加拿大和澳大利亚的批准。2014年7月，ROSA脊柱机器人也已获得CEmark认证，预计很快将会获得美国FDA的批准。目前公司在全球范围内已安装51个手术系统，分布在全球各大顶级的神经外科中心，包括克利夫兰诊所和马萨诸塞州总医院。目前，4家中国顶级的神经外科医院也已安装ROSA机器人手术系统。2013年，公司被全球增长咨询公司Frost&Sullivan评为神经外科机器人类别的“欧洲年度企业”。随着机器人产业的快速发展，医疗机器人的发展已经受到了全球高度关注，美国已经把手术治疗机器、假肢机器人、康复机器人、心理康复辅助机器人、个人护理机器人、智能健康监控系统定为未来发展的六大研究方向。欧洲计划将建立“RoboticsforHealth-care”网络，促进医疗机器人在欧洲的发展和应用。一切事物的发展都有其源头，在进一步探索手术机器人之前，我们先来了解一下手术机器人从伊索到达芬奇的这段发展历程。从伊索到达芬奇1994年出现的伊索被设计用来接受手术医生的指示并控制腹腔镜摄像头。其三个阶段的产品伊索-1000，伊索-2000和伊索-3000，充分体现了介入手术的特点。该机器可以模仿人手臂功能，实现声控设置，取消了对辅助人员手动控制内窥镜的需要，提供比人为控制更精确一致的镜头运动，为医生提供直接、稳定的视野。至2014年，外科医师应用“伊索”已在全球做了超过7.5万例次微创手术。1996年初，在伊索机器人的基础上，开发出了功能强大的视觉系统，推出主从遥控操作的宙斯机器人。宙斯机器人分为Surgeon-side系统和Patient-side系统，Surgeon-side系统由一对主手和监视器构成，医生可以坐着操控主手手柄，并通过控制台上的显示器观看由内窥镜拍摄的患者体内情况。Patient-side由用于定位的两个机器人手臂和一个控制内窥镜位置的机器人手臂组成。达芬奇手术机器人是目前全球最成功及应用最广泛的手术机器人。其也代表着当今手术机器人最高水平，它主要由3个部分组成：1.医生控制系统。2.三维成像视频影像平台。3.机械臂，摄像臂和手术器械组成移动平台。实施手术时主刀医师不与病人直接接触，通过三维视觉系统和动作定标系统操作控制，由机械臂以及手术器械模拟完成医生的技术动作和手术操作。投资观点在伊索机器人、宙斯机器人等前代机型的基础上，美国视觉公司开发的达芬奇手术机器人是目前全世界应用最广、技术最先进的手术机器人。截止至2014年底，达芬奇手术机器人在全球已安装了3266台，完成手术共计约57万例。从全球来看，手术机器人产业化和技术突破都正处于甜点期，如达芬奇、Rewalk等优秀科技企业涌现，而部分国内自动化企业依托于科研院所的合作、引进国外技术等资源，也在积极研发医疗机器人产品，处于产业化前期阶段。业内人士认为，手术机器人虽然绝对空间更大，但外资份额过高并且处于绝对垄断地位，竞争格局短期不利于国内企业。但是，基于广阔的市场前景和高技术壁垒，建议以科技股的视角看待手术机器人相关国产化企业，重点关注积极研发和投资相关领域、打造医用机器人平台的公司。其实相比手术机器人，向医疗护理的方方面面渗透的其他领域医疗机器人更加值得投资，包括骨科机器人、胃镜机器人、诊断机器人、牙科辅助机器人、护理机器人等等，这些品类正在不同的领域里替代医生经验和人工护理，提高医疗效率和精确度，并产生了一批精专于某一细分领域的新公司。细分领域骨科手术机器人为手术机器人中的一个细分领域。比较著名的有：1992年的ROBODOC手术系统，由已并入CUREXO科技公司的IntegratedSurgicalSystems公司发布。该系统能够完成一系列的骨科手术，如全髋关节置换术及全膝关节置换术(THA&TKA)，也用于了全膝关节置换翻修术(RTKA)，其包括两个组件：一个是配备了三维外科手术前规划专有软件的电脑工作站ORTHODOC(R)。以及一个用于髋、膝置换术精确空腔和表面处理的电脑操控外科机器人ROBODOC(R)SurgicalAssistant。该设备已经广泛用于全球20,000多例外科手术。德国OrtoMaquet公司在1997年推出了CASPAR手术系统，该系统用于THA&TKA中的骨骼磨削，以及前交叉韧带重建术的隧道入点定位，磨削精度达到了0.1mm，在欧洲一些医院里得到应。牙科辅助机器人是手术机器人另一个细分市场。目前有牙齿美容机器人和义齿机器人。义齿机器人利用图像、图形技术来获取生成无牙颌患者的口腔软硬组织计算机模型，利用自行研制的非接触式三维激光扫描测量系统来获取患者无牙颌骨形态的几何参数，采用专家系统软件完成全口义齿人工牙列的计算机辅助统计。Sinora齿雕机器人是一款比较典型的牙齿美容机器人,其突破了传统的牙齿修复方法，利用数字化口腔修复网络平台，经3D智能数字化技术系统直接设计，避免因材料或操作造成的误差，不会发生规定混合物，印模和设定时间有错误或不符的现象，从诊断、拍摄、设计、制作、试戴在一个区域内完成，一气呵成。例如过去需要一周时间来制作的全瓷牙，现在仅需要1小时左右就能完成，“纯”打磨时间仅需要8-10分钟。是目前最有效、最安全的牙齿美容技术。胃镜机器人和手术机器人同属医疗机器人，只是两者以不同的方式进行“手术”而已。目前，胃镜机器人以胃镜胶囊机器人为主。患者只需吞下一颗普通胶囊药物大小的胶囊内镜机器人，医生就能检查胃和小肠。该遥控胶囊内镜机器人集成了各种各样的传感器，采用独创的磁场控制技术，把胶囊内镜变成了“有眼有脚”的机器人。由于其体积很小，进入体内毫无异物感与不适感，消除患者紧张、焦虑情绪，极大提高了受检者对检查的耐受性。全球研发情况据WinterGreenResearch报告，手术机器人市场规模在2014年为32亿美元，报告表示目前北美市场目前为最大市场，而由于政府医疗投入加大，医疗系统重组和人们对微创手术意识加强，未来市场重心将逐渐往亚洲市场转移。并且，伴随着下一代设备、系统和器械的发布，手术机器人将从目前的大型开放手术，覆盖到身体中的微小部分。预计2021年将达到200亿美元。近20年来，伴随着技术的突破和医疗水平的前进，手术机器人已完成了三次升级，从单臂机器人伊索到三臂机器人宙斯，直至最先进的四臂机器人达芬奇。达芬奇系统由美国IntuitiveSurgical（ISRG）公司开发和制造，1999年获得欧洲CE市场认，次年被FDA正式批准投入使用。此手术系统最初主要用于泌尿外科的微创手术，例如前列腺切除手术，现在被越来越多地应用于心外科，妇科以及小儿外科等外科微创手术。根据IFR发布的统计数据，2013年全球外科手术辅助机器人总销售额达14.95亿美元，其中达芬奇机器人全球销售额达6.33亿美元，占比42.43%。截至2014年底，全球共装机达芬奇机器人3266台，其中美国2223台，欧洲549台，亚洲350台，我国内地共29台，其中9台在北京。手术机器人系统开发者除了美国IntuitiveSurgical公司外，还有刚刚进入手术机器人的老牌医疗公司Stryker。Stryker公司是全球骨科356亿美元市场中最大的公司之一，自从HomerStryker医生于1941年研制并生产第一台产品至今，已拥有30家现代化工厂。公司产品涉及关节臵换、创伤、颅面、脊柱、手术设备、神经外科、耳鼻喉、介入性疼痛管理、微创手术、导航手术、智能化手术室及网络通讯、生物科技、医