前不久，北京積水潭醫(yī)院吳新寶副院長在北京成功幫助遠在安徽省宿州市第一人民醫(yī)院跟骨骨折患者完成了左跟骨閉合復位拉力螺釘內(nèi)固定手術。這一手術的實施是在某型號國產(chǎn)骨科手術機器人輔助下進行的。這標志著中國首例5G遠程骨科機器人輔助創(chuàng)傷手術在北京積水潭醫(yī)院機器人遠程手術中心成功實施。

圖：北京積水潭醫(yī)院院長田偉遠程控制機器人開展手術

手術，在我們的印象中一直是人類的專利，自古以來的手術都是由外科醫(yī)生的雙手來完成。而在自動化技術日漸發(fā)達的當下，越來越多的手術機器人出現(xiàn)在人們的視野當中，并成為各國投資的重點領域，你了解手術機器人嗎？手術機器人的技術含量有多高？中國手術機器人的水平如何？本期欄目讓我們來深入了解手術機器人——這一新時代的外科醫(yī)生。

一、手術臺的“新寵兒”——手術機器人

根據(jù)中國電子學會的定義，手術機器人屬于服務機器人大類中的醫(yī)療服務機器人，主要功能是為外科醫(yī)生在手術過程中提供協(xié)助，以便更好地完成手術操作。

手術機器人是集多項現(xiàn)代高科技手段于一體的綜合體。目前主要用于心臟外科和前列腺切除術，并在其他各類手術中推廣應用。

手術機器人的技術來源于工業(yè)機器人，本質(zhì)上是一套高精度操作平臺，盡管它只能由人來操作，無法獨立完成動作，但它依然為外科手術帶來了革命性的改變。

手術機器人最主要的優(yōu)勢在于精確，這種精確體現(xiàn)在視野和操作上。手術機器人的攝像頭和圖像處理設備可以將手術視野以10倍以上的倍率清晰地投放出來，部分產(chǎn)品還可以呈現(xiàn)三維視野，為醫(yī)生提供了更多的信息，非常有利于精細解剖、復雜的手術的操作。

手術機器人的操作模塊則是眾多的機械臂和配套器械，相比人手，機械臂不會疲勞且更加穩(wěn)定，能夠長時間高精度地作業(yè)。此外，機械臂也沒有手腕的限制，能夠突破人手的極限，在狹小的空間360度旋轉(zhuǎn)，可以完成各種挪動、擺動、緊握等精細動作，在縫合、吻合、出血控制等方面都更有優(yōu)勢。機器人參與的微創(chuàng)手術切口小、出血量少，病人的恢復時間也更短。

圖：醫(yī)生在手術臺之外操控機器人進行手術

此外，由于醫(yī)生可以在手術臺之外操作機器人進行手術，醫(yī)護人員因職業(yè)暴露而發(fā)生感染的風險大大減少，這在艾滋病和烈性傳染病患者的手術中是非常有必要的。

在5G等通信技術日漸成熟的當下，萬里之外的專家可以使用手術機器人完成手術，為優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源再分配提供了新的可能。

二、“達芬奇”——不能不提的先驅(qū)

提到手術機器人，很多人都會聯(lián)想到近年來國內(nèi)眾多醫(yī)院引進“達芬奇”機器人的新聞。“達芬奇”并不是那個文藝復興時期的意大利著名畫家，而是如今使用最為廣泛的機器人手術平臺?！斑_芬奇”以其優(yōu)異的性能和眾多應用案例，成為了手術機器人領域里不能不提的“老大哥”。

全世界對手術機器人的探索在20世紀80年代就開始了，1985年，美國研究者就嘗試用工業(yè)機器人輔助進行腦組織活檢，這也是手術機器人的雛形。此后，各公司紛紛開始研發(fā)手術機器人。

圖：第四代達芬奇機器人實施手術

1996年，美國直覺外科公司推出第一代達芬奇機器人?！斑_芬奇”沿用了前身“宙斯”機器人使用內(nèi)窺鏡的思路，以工業(yè)機械臂為主體，為外科手術設計了一套專用的軟硬件系統(tǒng)。 它的仿真手腕器械有7個自由度，更加靈活、精確，還可以自動濾除震顫，比人手更穩(wěn)定。此外，它的成像技術更加逼真，裸眼3D立體高清圖像可以將圖像放大10倍，如此優(yōu)異的性能碾壓了同時期的競爭對手。

“達芬奇”系統(tǒng)一經(jīng)推出，就受到了挑剔著稱的外科醫(yī)生們的好評。從此以后，直覺外科便在“達芬奇”項目上持續(xù)發(fā)力，最終將達芬奇手術機器人打造成明星產(chǎn)品。

達芬奇機器人至今已推出四代，增加了雙控制臺、模擬器、熒光顯影模塊、微創(chuàng)手術刀等部件，并持續(xù)升級了機械臂和適配軟件的性能，使其成長為較深病變部位外科手術操作的最佳解決方案。

截至2019年上半年，“達芬奇”全球裝機量超過5000臺，手術量達到600萬例。光是2018年就完成了超過100萬例。目前，美國90%的前列腺癌根治術都由達芬奇機器人所完成，在其他種類手術中這個數(shù)字也在繼續(xù)增長。

圖源： https://k.sina.cn/article_6436254226_17fa17212001003b9t.html

然而，“達芬奇”并非沒有缺點，除了部分患者出于心理原因排斥機器人外，最主要的還是它高昂的售價和使用成本。目前，國內(nèi)一臺第四代“達芬奇”的采購價在2000萬元左右。此外，“達芬奇”的機械臂是一種高值耗材，每臺手術平均至少需要4條機械臂，而每條機械臂最多只能使用10次，用到第11次時，機器人就會自動鎖死，必須更換新的機械臂才能重啟，而一條機械臂的價格約為10萬元人民幣。

與此同時，中國一直是達芬奇手術機器人賣得最貴的地區(qū)，單臺售價高達350萬美元，換算成人民幣超過2000萬。而在同樣一家獨大的歐洲市場，達芬奇售價只有200萬美元，差不多是國內(nèi)的一半。

高昂的成本和直覺外科公司幾乎壟斷的地位，限制了手術機器人的進一步推廣。

三、時隔20年，國產(chǎn)手術機器人的“風口”已經(jīng)來臨

“達芬奇”之所以能牢牢把控市場，讓后來者毫無還手之力，正是因為專利保護制度。從第一代達芬奇系統(tǒng)開始，直覺外科就申請了包括多自由度手術機械臂、前端手術器械、三維立體視覺定位、人機交互等專利，這其中包括了很多腹腔鏡手術機器人的通用設計要素。

在美國專利局的數(shù)據(jù)庫里，達芬奇手術系統(tǒng)擁有相關專利2000多項。這使得其他競爭者的產(chǎn)品只能繞過這些專利，而這在工業(yè)設計領域是不可能完成的任務。

美國的專利保護期是20年，而直覺外科最早一批專利申請在1997年，近年來這些專利漸漸過期，諸多國內(nèi)外企業(yè)又紛紛在腹腔鏡手術機器人的賽道上發(fā)力，準備打破“達芬奇”的絕對優(yōu)勢。

除了在以達芬奇系統(tǒng)為代表的腹腔鏡手術機器人領域發(fā)力以外，中國企業(yè)還在努力攻克其他種類手術機器人的技術。從公開信息來看，骨科手術機器人是國內(nèi)企業(yè)集中布局的領域之一。諸如天智航、微創(chuàng)醫(yī)療等眾多企業(yè)紛紛上市，并推出自家產(chǎn)品進入市場。

醫(yī)療機器人產(chǎn)業(yè)鏈 資料來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理

從技術角度而言，手術機器人的技術主要來源于工業(yè)機器人，也就是我們經(jīng)常在新聞看到的機械手，其中諸如電機及其配套編碼器的核心部件在國內(nèi)早已有成熟的方案，國產(chǎn)機器人廠家所欠缺的，只有與臨床的磨合，還有配套軟件的優(yōu)化。生產(chǎn)一臺“夠用”的手術機器人早已不是問題，但要想把它做到“好用”，還需要中國企業(yè)下一番功夫。

而在傳統(tǒng)技術路線之外，中國科學家們還在努力將5G、物聯(lián)網(wǎng)等先進通信技術與手術機器人結(jié)合，探索遠程醫(yī)療和下一代手術機器人的技術前景。

毫無疑問，醫(yī)用機器人發(fā)展擁有良好的前景。當下，醫(yī)用機器人的全球市場正在持續(xù)高速增長，國內(nèi)也陸續(xù)出臺了多個戰(zhàn)略規(guī)劃和支持政策促進機器人產(chǎn)業(yè)的健康和快速發(fā)展，其中醫(yī)用機器人是重要的一部分。

結(jié)語：

進入2021年以來，國內(nèi)骨科手術機器人行業(yè)也迎來了新一輪密集融資，手術機器人開始越來越受到重視。我們相信，在中國技術人員的努力下，越來越多的國產(chǎn)手術機器人會進入我們的生活，帶來醫(yī)療領域新的革命。