国产化医疗手术机器人正处于关键研发阶段

2016-08-16 21:25:52来源: 动脉网

   随着人工智能的不断发展,机器人不仅用于工业领域,也逐渐在医疗领域实现应用。目前,机器人已在医疗领域的应用主要有四个方面:外科手术机器人、康复机器人、护理机器人和服务机器人。其中,外科手术机器人是目前应用范围最广且最具前景其中关注度较高的一个应用方向为手术机器人。

  手术机器人发展迅速,辅助医生完成手术

  在2013年的美国机器人发展路线图中,医疗机器人被列为机器人领域的第二大重要发展方向。欧盟和日本也都在医疗机器人领域持续加大投入,鼓励医疗机器人的研发

  国际机器人联盟(IFR)的数据显示,2014年,全球医疗机器人的销量为1224台,其中最重要的应用为外科手术机器人,销量为978台。而医疗机器人的总销售额为1317亿美元,占据了专业服务型机器人的35%。IFR预测,到2018年,全球医疗机器人的销量将达到约4000台左右。

  

  手术机器人,并不意味着机器会自行完成手术过程。更为准确的定义是,医生在手术时所用到的高精尖手术工具。医生坐在控制台上,通过观看画面来控制类似游戏杆的操控器,对手术机械臂上的微型钳子和剪刀进行控制,并实施手术。

  其中,手术机器人按其操作对象的性质不同,可以分为两大类:第一,针对软组织(如心脏、胃、胆囊、前列腺等)的手术机器人,旨在解决内窥镜下的微创手术操作问题;第二,针对硬组织(长骨、骨盆、脊柱、颅脑等)的手术机器人,主要解决微创手术定位问题。

  最为广泛应用的是达芬奇手术机器人

  目前,全世界已有33个国家、800多家医院成功开展了60多万例机器人手术,手术种类涵盖泌尿外科、妇产科、心脏外科、胸外科、肝胆外科、胃肠外科、耳鼻喉科等学科。除此之外,手术机器人还可以应用于器官修补、血管吻合、骨磨削等方向。

  

  今年3月初,谷歌最新发布的一则通告显示,其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。

  而达芬奇手术机器人近年来成为手术机器人领域最受欢迎的设备,在各个国家应用广泛。

  

  2007年—2015年达芬奇手术机器人在中国完成手术数量图

   达芬奇手术机器人系统的运作方式如下:

  1.外科医生通过摄像机观察手术区域,视野可放大;

  2.外科医生使用脚踏板与手杆进行操作;

  3.机械臂伸入患者体内后可以灵活地作出移动、旋转、摆动、握紧等动作;

  4.机械臂上有稳定器,可以过滤医生手部的抖动,精准地完成外科医生的指令。

  

  达芬奇手术机器人设备实物图

  与此同时,2015年8月,东京工业大学和东京医科齿科大学创立的RIVERFIELD公司研发的内窥镜手术辅助机器人EMARO上市。

  

  EMARO手术机器人应用场景图

  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。

  手术机器人的应用预示着第三代外科手术时代的来临

  从传统的开刀手术到机器人手术,人类历经了近3个世纪。18世纪80年代,维也纳外科医生Billroth首次打开病人腹腔,完成了首例外科手术。这种传统的开刀手术被称为第一代外科手术并一直沿用至今。20世纪80年代,以腹腔镜胆囊切除术为标志的微创手术取得突破性进展,在许多领域取代了传统开刀手术,称为第二代外科手术。进入21世纪,手术机器人得到开发并迅速投入临床应用,被认为是外科发展史上的一次革命,也预示着第三代外科手术时代的来临。

  2014年《财富》杂志展望了未来机器人行业的现状:

  1.机器人的腹腔镜手术能力将比人类强。

  2.机器人能够远程感应人体器官,并拥有更好的视觉质量。

 

  3.新型设备价钱将更便宜,更多普通医院将运用机器人手术设备,已经运用的医院将考虑购买第二代设备。

   同时,相较传统手术,手术机器人有以下三个优点:

  第一,患者在手术过程中出血量少于传统手术。在普通开放式外科手术后,患者需要经历2—3天的恢复期才能出院,6周后才可恢复正常活动。利用手术机器人进行手术后,患者1天即可出院,1周后即可正常活动。

  第二,手术切口更精准,可以降低神经切断的手术失误导致的问题。

  第三,手术切口长度变短,减轻患者痛苦。当心脏外科的医生利用机器人做手术时,可不用打开肋骨,患者的切口只有3.7至5厘米,而不是传统手术的20至25厘米切口。

  但手术机器人存在较高价格壁垒,使用成本比较高,每台手术机器人的最高成本可达130万美元。

  自主研发可打破行业价格壁垒

  虽然价格昂贵,但手术机器人的临床发展的必然趋势。根据J.P. Morgan截至2016年6月对于25位外科医生的调查报告显示,约40%的外科医生表示对以达芬奇为代表的手术机器人表示欢迎,希望医院能够配置手术机器人帮助临床的治疗,只有24%的外科医生对手术机器人进入医院表示不欢迎。

  

  J.P. Morgan调查报告图

  针对昂贵的设备购买价格,一些医疗机构进行了手术机器人系统自主研发。第三军医大学西南医院普通外科主任余佩武教授表示,“现在手术机器人系统引领的精准手术方向,就是要让患者创伤更小、出血更少、恢复更快。”2016年8月9日,第三军医大学西南医院运用第三代手术机器人为一位胃癌肿瘤患者进行了手术。余佩武说:“从我们开始使用‘达芬奇’系统以来,就有国产化的想法。”通过自主研发,医疗机构可以打破较高的价格壁垒。

 

  并且,经过几年的摸索和联合攻关,手术机器人国产化目标已越来越近。目前,国产手术机器人系统已处于研发的关键阶段,有望在近几年内面世。

 

关键字:医疗手术机器人  国产化  研发

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/article_201608166792.html
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