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手術機器人界掌門地位如何煉成

近年來，對各種疾病診斷和治療的巨大高端技術需求、老齡化對老殘輔助和護理的社會壓力以及高素養(yǎng)醫(yī)護人員的缺乏導致的供需矛盾這三大因素驅動。醫(yī)療方面的智能化也越來越突出，各種機械涌入手術室，機器人也在醫(yī)療系統(tǒng)中得到了推廣。　　9月6日，西安第四軍醫(yī)大學唐都醫(yī)院的達芬奇手術機器人完成落戶后首個胸腔外科手術，成功為一名患者切除直徑約10厘米的腫瘤，這是世界首例劍突下輔助機器人侵襲性上縱胸腺瘤切除術。　　醫(yī)療機器人是指用于醫(yī)院、診所的醫(yī)療或輔助醫(yī)療以及健康服務等方面的機器人。根據功能的不同，醫(yī)療機器人可分為外科手術機器人、外骨骼康復機器人和護理機器人。其中手術機器人廣受關注，從手術機器人的發(fā)展看，以下三款手術機器人最為典型。　　A、手術機器人伊索　　1994年，美國ComputerMoTIon公司研發(fā)而成的手術機器人伊索是一款持鏡機器人。主要用于調整腹腔鏡的位置，一般由聲控或者腳踏控制。　　此款機器人有三個階段：伊索-1000，伊索-2000和伊索-3000。它可以模仿人類手臂動作，無需醫(yī)護人員用手控制內窺鏡，更加精準操作，使得醫(yī)生的視野更加穩(wěn)定直接。　　B、手術機器人宙斯　　1996年，美國Computer MoTIon公司在伊索機器人的基礎上又研發(fā)了宙斯。它可以遙控操作，分為Surgeon-side系統(tǒng)和PaTIent-side系統(tǒng)。　　手術機器人宙斯由3只機械手臂，操作臺和計算機控制器組成。醫(yī)生可以聲控操作腹腔鏡的手臂，同時用手操作其它兩個機械手臂進行手術。　　C、手術機器人達芬奇　　達芬奇可以說是目前最熱門的手術機器人。它由IntuiTIveSurgical公司1999年研制而成，是以宙斯的基本模式為基礎。　　目前，中國大陸的達芬奇機器人手術系統(tǒng)裝機量有50多臺，雖然比起美國的2000多臺、日本的230臺而言并不算多，但使用率卻是世界第一。　　達芬奇目前已經推出了四代產品：　　1996年推出了第一代達芬奇機器人。　　2006年推出了第二代產品，機械手臂活動范圍更大了，允許醫(yī)生在不離開控制臺的情況下進行多圖觀察。　　2009年在第二代基礎上增加了雙控制臺、模擬控制器、術中熒光顯影技術等功能，進而推出了第三代產品。　　第四代機器人在2014年推出，靈活度、精準度、成像清晰度等方面有了質的提高，公司在2014年下半年還開發(fā)了遠程觀察和指導系統(tǒng)。　　2015年8月，在谷歌上市11周年之際，華爾街做了一項有趣的統(tǒng)計，統(tǒng)計了自谷歌上市以來，11 年中股票回報率超過谷歌（1277%）的美股公司，在參與統(tǒng)計的近6000家美股公司中，只有13家公司的回報率超過了谷歌，其中，有一家叫直覺外科（Intuitive Surgical）的回報率，遠遠超過了谷歌。　　達芬奇手術機器人是一種高級機器人平臺，其設計的理念是通過使用微創(chuàng)的方法，實施復雜的外科手術。達芬奇手術機器人是當今最先進的微創(chuàng)外科治療平臺，它使外科手術的精度超越了人手的極限，對整個外科手術觀念來說是一次革命性的飛躍，特別是泌尿外科，更成為微創(chuàng)手術的精英領域，病種適應非常廣泛。　　什么是達芬奇手術機器人　　達芬奇手術機器人是一種高級機器人平臺，它由外科醫(yī)生控制臺、床旁機械臂系統(tǒng)、成像系統(tǒng)三部分組成。　　1、外科醫(yī)生控制臺：主刀醫(yī)生坐在控制臺中，位于手術室無菌區(qū)之外，使用雙手（通過操作兩個主控制器）及腳（通過腳踏板）來控制器械和一個三維高清內窺鏡。正如在立體目鏡中看到的那樣，手術器械尖端與外科醫(yī)生的雙手同步運動。　　2、床旁機械臂系統(tǒng)：床旁機械臂系統(tǒng)（Patient Cart）是外科手術機器人的操作部件，其主要功能是為器械臂和攝像臂提供支撐。助手醫(yī)生在無菌區(qū)內的床旁機械臂系統(tǒng)邊工作，負責更換器械和內窺鏡，協(xié)助主刀醫(yī)生完成手術。為了確?；颊甙踩轴t(yī)生比主刀醫(yī)生對于床旁機械臂系統(tǒng)的運動具有更高優(yōu)先控制權。　　3、成像系統(tǒng)：成像系統(tǒng)（Video Cart）內裝有外科手術機器人的核心處理器以及圖象處理設備，在手術過程中位于無菌區(qū)外，可由巡回護士操作，并可放置各類輔助手術設備。外科手術機器人的內窺鏡為高分辨率三維（3D）鏡頭，對手術視野具有10倍以上的放大倍數，能為主刀醫(yī)生帶來患者體腔內三維立體高清影像，使主刀醫(yī)生較普通腹腔鏡手術更能把握操作距離，更能辨認解剖結構，提升了手術精確度。　　達芬奇手術機器人如何誕生　　達芬奇機器人的技術源于擁有官方背景的斯坦福研究院（SRI），上世紀80年代末的時候，一群科學家在斯坦福研究院開始了外科手術機器人的研發(fā)，初衷是要研制出適合戰(zhàn)地手術的機器人。　　達芬奇手術機器人從1996年到現(xiàn)在已經更新到第四代，靈活度、精準度得到了極大提高，但手術機器人的發(fā)展并未止步于達芬奇。最早把手術機器人引入醫(yī)療實戰(zhàn)的Intuitive Surgical公司創(chuàng)始人、達芬奇機器人的命名者Frederic H. Moll博士，現(xiàn)在還在創(chuàng)造另一種用于更多領域的手術機器人：ARES機器人。　　Moll在醫(yī)學設備、高科技醫(yī)療領域的經驗超過20年。他廣為業(yè)界所知的是他在醫(yī)療科技企業(yè)上的巨大貢獻。上世紀80年代初，他在西雅圖的維吉尼亞曼森醫(yī)學中心參與手術住院醫(yī)生的實習，發(fā)現(xiàn)手術細菌侵入給病人帶來的傷害甚至遠超所治療疾病的風險。開放式手術在人體上造成的切口之大，真的令人震驚，Moll回憶道，這種做法太落后了。于是他申請休假去了硅谷，原職位一直保留了10年，但他再沒回去過。　　1994年，一個叫SRI International的非營利性研究公司，投資研究了一種用于戰(zhàn)場的遠程手術系統(tǒng)，比人工手術產生的創(chuàng)口和傷害都要小得多。這正好符合了Moll的心愿，于是建議當時所在的Guidant公司研發(fā)類似的醫(yī)療設備，卻因機器人手術的風險太大難以投入商用而被否定。　　1995年Moll從 Guidant辭職，與John Freund、Rob Younge共同創(chuàng)辦Intuitive Surgical 醫(yī)療機器人公司，把能實現(xiàn)微創(chuàng)機器手術的達芬奇手術機器人帶給大眾，價格平均在130萬美元。2000年公司以每股9美元上市；2003年收購競爭對手Computer Motion。自此Intuitive銷售利潤大漲，全面打消了華爾街對Intuitive手術機器人商業(yè)價值的懷疑。　　達芬奇三大組成：外科醫(yī)生控制臺、床旁機械臂系統(tǒng)、成像系統(tǒng) 　　2002年成立Hansen Medical公司：專注更細致領域的醫(yī)療機器人Sensei 　　Frederic H. Moll博士　　在創(chuàng)辦業(yè)界聞名的Intuitive Surgical之前，Moll 博士還有過兩次創(chuàng)辦公司的嘗試：　　1984年創(chuàng)辦Endotherapeutics醫(yī)療設備公司、1989年聯(lián)合創(chuàng)辦了Origin Medsystems手術設備公司。　　另外，他還曾在Guidant公司手術設備部門擔任醫(yī)學主管。Moll時常處于身兼數職的狀態(tài)，在研發(fā)自己的產品的幾十年過程中，還在一長串的醫(yī)療公司當過董事或顧問：MAKO、Shockwave、Cephea、Innovative Spinal Technologies、BIOLASE、RefleXion Medical、Intersect ENT、Restoration Robotics、AcousTx、Aptus Endosystems、Leptos Biomedical、Catalyst Health Ventures風投公司、Kearny Venture Partners風投公司。　　Moll在醫(yī)療設備領域的深掘程度令人咋舌。2002 年，F(xiàn)rederic Moll離開自己一手創(chuàng)辦的Intuitive，成立了Hansen Medical公司。他希望制造一種更有技術含量的機器人，這種機器人能精確定位、操作、穩(wěn)定控制植入心臟的一種極細且有彈性的導管，來進行微創(chuàng)手術。　　Hansen Medical公司制造了機器人手術系統(tǒng)和手術過程所使用的導絲、導管、護套、氣球、支架等一系列工具，產品包括可進行心血管手術的Sensei™機器人導管系統(tǒng)、進行周圍血管手術的Magellan™機器人系統(tǒng)、Artisan®操控導管、CoHesion™ 3D可視化模塊。　　與達芬奇不同的是，重點產品Sensei 機器人手術系統(tǒng)專注于更細致的一些領域，例如從手臂或大腿的大血管切開小口，用導管導入手術工具，來做血液循環(huán)方面的手術等。由于與原Intuitive Surgical公司在業(yè)務上產生沖突，Hansen與之協(xié)定簽訂了一份知識產權協(xié)議，將銷售收入的3%支付給Intuitive，并將合作一些心臟手術的業(yè)務。　　最厲害的是，2007年，Moll創(chuàng)辦Auris手術機器人公司。近十年過去了，今天我們打開Auris Surgical Robotics的主頁，仍只有一句Auris Surgical Robotics是一家來自硅谷的技術公司。關于公司業(yè)務、發(fā)展情況，官方幾乎是只字不提。不過從外界看來，Auris在這些年間確實沒有產品問世，卻吸引了眾多優(yōu)秀風投的青睞：2014年3月，A輪融資3438萬；2015年9月，融資1.5億元。市場副總裁David Schummers被問到Auris動態(tài)時表示拒絕披露，因為Auris現(xiàn)在正處于一種高度保密的狀態(tài)。　　2007年創(chuàng)辦Auris：這讓人們不禁好奇：Auris到底在做什么？　　官網還列出了目前的董事會成員，除了Frederic H. Moll以外，還有創(chuàng)立了Mithril資本的Ajay Royan、Lux資本的聯(lián)合創(chuàng)始人Peter Hébert、NaviMed資本聯(lián)合創(chuàng)始人Bijan Salehizadeh，都是業(yè)界的實力人士。　　今年的4月20日，Auris以每股4美元的價格收購了Moll博士此前創(chuàng)辦的Hansen Medical公司，也就是總共約8000萬美元的成交價。由于這次交易，Hansen之前的一些大股東還承諾向Auris Surgical Robotics注資約4900萬。此次交易將會使Auris獲得三款不同類型手術機器人的控制權。Hansen在血管內手術機器人上的成就已經是處于技術領先地位，Moll評論道，高靈活度機器人的商業(yè)機會非常大，我很期待通過這次與Hansen的合并能幫助我們做大這塊的市場。　　Auris沉默了近十年，但是從這些融資和收購的跡象看來，他們顯然正在為之后的劇情埋下伏筆。　　曙光初現(xiàn)：新產品ARES機器人　　ARES手術機器人示意圖——來自Auris專利申請　　今年，5月底，Auris的首個醫(yī)療機器人——ARES手術機器人獲得了美國食品藥物管理局（FDA）批準，現(xiàn)在已經可以用于臨床診斷和治療。ARES全稱是Auris Robotic Endoscopy System（Auris機器人遠程系統(tǒng)）。有傳聞說，Auris Surgical公司研發(fā)的ARES機器人將用于白內障手術，并且因此在相關領域申請了一些專利。但是據《IEEE波譜》雜志一位觀察員說，Auris的野心遠不止這么簡單。公司某些雇員透露的消息是，Auris正在發(fā)明全新一代的手術機器人，讓機器人能應用于各種類型疾病的醫(yī)療過程中。　　從公司提交的專利文件中可知，Auris現(xiàn)在正專注于一種所謂腔內的手術方法，也就是要讓手術機器人通過人體的自然開口（尤其是口腔），來解決喉部、肺部、消化系統(tǒng)的問題。傳統(tǒng)的內窺鏡手術中，醫(yī)生為了把杠桿或用轉盤工具把內窺工具導入病人體內，經常要用一種扭曲的姿勢來完成手術，還會長時間受X射線輻射。而ARES機器人不僅是用遠程操作的方式避免了這些情況，而且可以增加精確程度。　　由于腔內的手術方法不會造成開放性創(chuàng)口，也不需要大面積麻醉，ARES機器人能減少身體狀況較為脆弱的病人的手術風險。美國胃腸內鏡外科醫(yī)師學會估計，在美國，腔內手術每年可以幫助超過100萬的超重或胃酸逆流患者成功治療疾病。據《IEEE波譜》雜志的消息，這款機器人系統(tǒng)至少已經開展了一次成功的臨床手術。FDA已經證明，ARES機器人可以用于支氣管窺鏡治療肺部疾病的手術。　　在Auris Surgical的一份專利文件中，提到了激光器、醫(yī)用鉗、醫(yī)用針、抓握器、手術刀等手術工具，有實施活體檢查、胃部修復、腫瘤切除等一系列手術的可能性。　　Science Hack Day網站聯(lián)合創(chuàng)始人Ariel Waldman正在建設Auris 的硬件、軟件界面，他形容這個系統(tǒng)是一款開創(chuàng)性的機器人手術系統(tǒng)。在一次實驗中，Auris的機器人手術系統(tǒng)成功地實施了呼吸道內窺手術，從15位疑似患者中診斷出9位癌癥患者，并提取了活體組織切片，手術全程沒有出現(xiàn)副作用，這也標志了他們的技術在臨床診斷和手術治療上都有很大的前景。　　Frederic Moll在手術機器人領域的數十年磨一劍，或許又將為世界帶來更多的科技革新。　　醫(yī)用機器人未來主要發(fā)展趨勢：　?。?）醫(yī)工研用全要素協(xié)同創(chuàng)新成為必然。　?。?）專用型的醫(yī)療機器人將成為產品發(fā)展趨勢。　?。?）金融資本在醫(yī)用機器人產業(yè)中起著越來越大的作用。　　（4）精確醫(yī)療理念進一步發(fā)展。　　附：最后盤點海內外六家在醫(yī)用機器人領域具有技術實力的公司，其中包括三家外骨骼康復機器人公司和三家外科手術機器人公司。　　1、Ekso Bionics 　　Ekso Bionics是一家上市公司，專注于醫(yī)療和助理機器人。Ekso Bionics，前身是Berkeley Bionics，2005年創(chuàng)立于美國加州伯克利市。這個公司是應用機器外骨骼提高人類運動能力方面的先鋒者。從它誕生時起，Ekso Bionics就與伯克利大學等世界級研究院形成了伙伴關系，從國防部獲得了科研經費并獲得美國洛克希德馬丁公司的專利技術。　　Ekso Bionics是一款外骨骼機器人，該產品利用仿生原理，使下肢癱瘓的個人站起來，并借由重量支撐及其四點相互補償的步伐在地面行走。行走的達成是通過用戶向前的重量移動來啟動步行，電池供電的馬達驅動雙腿并代替神經肌肉的功能。　　2、Cyberdyne 　　一家非上市公司，專注于外骨骼康復機器人，公司位于日本茨木市。Cyberdyne將山海嘉之教授以及他在筑波大學實驗室的發(fā)明加以商業(yè)化。該公司的產品屬于混合輔助肢體，目前已經開發(fā)出了輔助下肢和機器人手臂。　　Cyberdyne最吸引人的地方是意念控制。人體神經系統(tǒng)和肌肉在大腦打算移動肢體的時候會發(fā)出微弱電信號，而外骨骼上安裝的一系列傳感器會持續(xù)監(jiān)測這些信號，并做出相應的動作。　　3、Open Bionics 　　Open Bionics是一家專注于醫(yī)療型、助理型與操作型機器人的非上市公司。該公司的產品是價格實惠的機器義肢手臂。　　Open Bionics機器手與人手的重量相同，通過醫(yī)用電極與手臂肌肉相連。當手臂肌肉收縮后，肌膚表面會有電子信號。感應器獲取這種信號，然后將其傳遞給機械手。　　4、Intuitive Surgical 　　Intuitive Surgical總部位于美國加利福尼亞，該公司的達芬奇機器人是手術機器人中當之無愧的老大。在美國，達芬奇手術機器人非常普及，只要是略具規(guī)模的醫(yī)院，肯定會配備達芬奇機器人。　　達芬奇手術機器人是Intuitive Surgical公司開發(fā)的第一臺機器人輔助外科手術系統(tǒng)。最初主要用于泌尿外科的微創(chuàng)手術，如前列腺切除手術，現(xiàn)在已經廣泛應用于多個學科，包括婦科手術、心外科及小兒外科等。　　5、Titan Medical 　　Titan Medical是一家專注于外科手術機器人的上市公司。該公司的總部位于加拿大安大略省多倫多市。TitanMedical專注于新型機器人手術技術的設計、研發(fā)和商業(yè)化，該公司正在開發(fā)的SPORT手術系統(tǒng)可用于微創(chuàng)手術。　　Titan Medical最主要的知識產權就是其單孔設備的設計專利。該機器人平臺靈活敏捷，占地面積小，成本更低。公司主要聚焦以下三種手術類型：普通外科（膽囊切除術、闌尾切除術）、婦科（子宮切除良性腫瘤）和泌尿科。　　6、天智航　　北京天智航醫(yī)療科技股份有限公司是一家新興智能醫(yī)療機器人科技公司。該公司以計算機輔助手術導航和醫(yī)療機器人為核心，為各級醫(yī)療機構提供臨床數據共享與遠程醫(yī)療服務。目前天智航已經完成了B輪融資，是一家擁有多項自主知識產權的公司。　　天智航的主要產品是骨科導航機器人，屬于外科手術機器人的一種。該技術可顯著提高骨科手術質量，改善醫(yī)生工作環(huán)境。

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