中國科技新聞網(wǎng)8月31日訊（王琳 李欣）提到機(jī)器人，多數(shù)人會聯(lián)想到影視作品甚至是科幻片中機(jī)器人形象，然而在醫(yī)療領(lǐng)域的手術(shù)機(jī)器人則與想象大相徑庭。近日，中國科技新聞網(wǎng)一行數(shù)人有幸見到了天智航（688277.SH）的“天璣”骨科手術(shù)機(jī)器人。
“天璣”骨科手術(shù)機(jī)器人渾身充滿著工業(yè)氣息，剛勁的外表之下，是由無數(shù)高精尖元器件組成。與人類相比，“天璣”擁有著更穩(wěn)定、更精準(zhǔn)的操控能力，這種能力對于病患來講，就意味著更小的傷口、更快的恢復(fù)速度以及更安全的操作過程，能最大限度的減少手術(shù)所造成的傷痛。
這么多優(yōu)勢的加持，是否意味著隨著手術(shù)機(jī)器人的發(fā)展，醫(yī)生可能會面臨失業(yè)？醫(yī)療領(lǐng)域的“機(jī)器人”技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了什么程度？未來將會發(fā)展成什么樣子？是否存在安全性問題？作為普通患者，我們應(yīng)該積極去擁抱新技術(shù)還是應(yīng)該持批判態(tài)度去謹(jǐn)慎觀察？
手術(shù)機(jī)器人正處于爆發(fā)前夜
根據(jù)Frost&Sullivan數(shù)據(jù)顯示，2015 - 2020年，全球手術(shù)機(jī)器人市場規(guī)模從30億美元增加到83.2億美元，復(fù)合增速22.6%，其中，中國手術(shù)機(jī)器人市場規(guī)模從0.93億美元增加到4.25億美元（約27.6億元），復(fù)合增速35.7%，估計到2026年全球市場將達(dá)到335.9億美元，中國市場則達(dá)到38.4億美元（約250億元），復(fù)合增速44.3%，占全球市場份額從2020年的5.1%提升到11.4%。
骨科手術(shù)機(jī)器人行業(yè)興起于2015年，2020年全球骨科手術(shù)機(jī)器人市場規(guī)模達(dá)13.9億美元，根據(jù) Frost&Sullivan預(yù)測，預(yù)計2026年有望達(dá)46.9億美元，將成為繼腔鏡手術(shù)機(jī)器人之后下一個廣泛使用的領(lǐng)域，而目前，骨科手術(shù)機(jī)器人正處于市場應(yīng)用綻放的前夜。
天智航：第一臺自主研發(fā)的本土化骨科手術(shù)機(jī)器人
天智航進(jìn)入骨科機(jī)器人領(lǐng)域較早，據(jù)總經(jīng)理徐進(jìn)博士介紹，天智航設(shè)立于2005年，設(shè)立伊始即專注于骨科手術(shù)機(jī)器人。在當(dāng)時，手術(shù)機(jī)器人還是一個相對比較陌生的概念，之所以選擇骨科作為切入點，是看中了骨科市場的發(fā)展前景，通過智能機(jī)器人輔助醫(yī)生，可以優(yōu)化整個骨科手術(shù)流程，讓手術(shù)更精準(zhǔn)、傷口更小。
與此同時，天智航還選擇了北京積水潭醫(yī)院、北京航空航天大學(xué)等醫(yī)療、科研機(jī)構(gòu)作為合作伙伴，一方面可獲得最前沿的臨床信息，另一方面，在機(jī)械控制等領(lǐng)域得以深耕。
與多數(shù)產(chǎn)品的逆向開發(fā)思路不同，“天璣”骨科手術(shù)機(jī)器人的開發(fā)，都是從一個Idea開始的正向開發(fā)。在與醫(yī)生進(jìn)行持續(xù)性的交流中，獲得臨床需求，并以此來打造最初的原型機(jī)。也正是依靠這種開發(fā)思路，天智航自主研發(fā)出了我國第一臺取得CFDA注冊證的手術(shù)機(jī)器人。
難以逾越的“1毫米”護(hù)城河
有患者在術(shù)后會開玩笑說，“我以為手術(shù)機(jī)器人是個人形的機(jī)器來給我做手術(shù)呢！”其實很多患者都存在這樣誤解。實際上，目前的“天璣”骨科手術(shù)機(jī)器人更像是醫(yī)生的輔助工具，通過機(jī)械臂的引導(dǎo)，解決傳統(tǒng)骨科手術(shù)“看不見、打不準(zhǔn)、拿不穩(wěn)”的難題。
在傳統(tǒng)的骨科手術(shù)中，通常會造成很深的切口，而且醫(yī)生必須對患者手術(shù)部位進(jìn)行多次、多角度X光透視，才能確認(rèn)骨科植入物進(jìn)入人體的位置是否符合手術(shù)規(guī)劃方案，這使得患者和醫(yī)生會長時間暴露在輻射之下。而“天璣”骨科手術(shù)機(jī)器人可以通過定位和計算，來取代傳統(tǒng)的診治方式。
雖然有機(jī)器人的輔助，但手術(shù)依然要靠醫(yī)生進(jìn)行主導(dǎo)。醫(yī)生首先需要對患者進(jìn)行X光透視掃描，并將掃描數(shù)據(jù)傳輸給“機(jī)器人”，此時，醫(yī)生便可通過機(jī)器人的控制臺實現(xiàn)“可視化”操作。在制定好手術(shù)規(guī)劃路線之后，無需進(jìn)行多次X光透視，“機(jī)器人”便可以根據(jù)患者數(shù)據(jù)以及手術(shù)規(guī)劃，通過自身多種傳感器以及復(fù)雜計算，幫助醫(yī)生精準(zhǔn)定位手術(shù)位置，并把持導(dǎo)針的方向和角度。
這個過程就好比一個裝在“漆黑”盒子里的標(biāo)靶，醫(yī)生沒有辦法直接看到靶心，但是“機(jī)器人”不僅可以找到靶心，還能輔助醫(yī)生進(jìn)行瞄準(zhǔn)，更關(guān)鍵的是，就算靶心的位置發(fā)生改變，“機(jī)器人”依然可以根據(jù)位置變化，重新自動調(diào)整，做到實時瞄準(zhǔn)，并把精度控制在1毫米以內(nèi)。醫(yī)生在“機(jī)器人”的輔助之下，只需“扣動扳機(jī)”即可精準(zhǔn)命中靶心。這個過程在骨科手術(shù)中，是至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)，定位的精準(zhǔn)，直接決定了醫(yī)生在后續(xù)手術(shù)中順暢程度以及手術(shù)質(zhì)量。
看似不起眼的“1毫米”，天智航研發(fā)團(tuán)隊卻經(jīng)歷了無數(shù)的挫折。最初，機(jī)器人只能做到2毫米的定位精度，為了完成從2毫米到1毫米的跨越，整個團(tuán)隊不斷地推倒重來，在經(jīng)歷無數(shù)的技術(shù)改進(jìn)以及重新驗證之后，明明技術(shù)已經(jīng)達(dá)到預(yù)期效果，但又因為加工或測量環(huán)節(jié)的不到位，又經(jīng)歷了無數(shù)次的產(chǎn)品打磨，最終才推出一款成熟穩(wěn)定的產(chǎn)品。一般普通的臨床試驗，最多也就半年左右，而“天璣”骨科手術(shù)機(jī)器人的臨床階段，卻經(jīng)歷了長達(dá)一年半的時間。而也正是因為這1毫米的精度，讓“天璣”骨科手術(shù)機(jī)器人完成了從上頸椎到脊椎手術(shù)的全面覆蓋，并成為了一道難以跨越的護(hù)城河。
據(jù)徐進(jìn)博士介紹，傳統(tǒng)的骨盆手術(shù)，可能需要做30厘米以上的大切口，術(shù)中出血3000毫升以上，術(shù)后康復(fù)大概需要2-3個月才能下地行走。而使用了“天璣”骨科手術(shù)機(jī)器人，出血量一般可控制在20毫升左右，兩三根螺釘就能夠解決手術(shù)，患者在術(shù)后的1-2天，基本就可以下地行走，所以這種技術(shù)的進(jìn)步，能夠為醫(yī)生和患者同時帶來巨大的收益。
手術(shù)機(jī)器人將延長醫(yī)生職業(yè)生涯
在任何一個國家，醫(yī)生都是一種稀缺資源，而對于很多科室的醫(yī)生而言，其職業(yè)生涯中的黃金周期要比想象的更短，尤其對于骨科醫(yī)生而言，真正的黃金周期僅有十年左右。
從醫(yī)學(xué)院畢業(yè)走向工作崗位，年輕醫(yī)生都要由基礎(chǔ)手術(shù)開始，逐漸成長，直到可以駕馭更復(fù)雜的手術(shù)，這需要大量經(jīng)驗的積累，是一個漫長的過程。而骨科醫(yī)生在50歲之后，身體機(jī)能往往開始走下坡路，隨著眼睛和肌肉機(jī)能的退化，一些微創(chuàng)及高難度手術(shù)對他們來講，做起來會越來越困難。
直到手術(shù)機(jī)器人的出現(xiàn)，大大提升了醫(yī)生職業(yè)生涯的發(fā)展速度和生命周期。對于年輕醫(yī)生而言，手術(shù)機(jī)器人提高了醫(yī)生的學(xué)習(xí)速度，將手術(shù)中的一些關(guān)鍵步驟，由手術(shù)機(jī)器人進(jìn)行輔助完成，進(jìn)而縮短了需要不斷重復(fù)練習(xí)，才能熟練掌握的技能的時間。對于年長的醫(yī)生而言，手術(shù)機(jī)器人更是彌補了眼睛及肌肉機(jī)能退化所帶來的不足，這兩個功能的強(qiáng)化，可以很大程度上延長醫(yī)生的職業(yè)生命周期。
手術(shù)機(jī)器人是如何保障安全的？
很多患者會對手術(shù)機(jī)器人的安全性有所顧忌，有媒體報道，2015年2月，英國首例機(jī)器人心瓣修復(fù)手術(shù)現(xiàn)場鮮血四濺，最終以失敗告終。后期聽證調(diào)查的結(jié)果顯示，這起慘案的背后，更多的原因是主刀醫(yī)生對手術(shù)準(zhǔn)備不夠充分，在沒有完全掌握如何操作機(jī)器的情況下進(jìn)行了手術(shù)，而本應(yīng)該在現(xiàn)場的兩位醫(yī)用機(jī)器人專家，事故發(fā)生時卻未能出現(xiàn)，導(dǎo)致主刀醫(yī)生無法獲得有效幫助。
關(guān)于“天璣”骨科手術(shù)機(jī)器人在安全方面的考慮與設(shè)計，徐進(jìn)博士介紹說，“基于對生命的敬畏，我們有一套完整的研發(fā)體系。‘天璣’骨科手術(shù)機(jī)器人在立項的時候，就已經(jīng)把安全性放在第一位去考慮。“
目前“天璣“骨科手術(shù)機(jī)器人的定位就是協(xié)助醫(yī)生做輔助工作，現(xiàn)場所有的手術(shù)決策均由醫(yī)生來主控。機(jī)器人的每一個關(guān)鍵步驟的操作，也要由醫(yī)生進(jìn)行審核和批準(zhǔn)。
產(chǎn)品在設(shè)計之初，就已經(jīng)充分考慮了在各個環(huán)節(jié)可能發(fā)生的突發(fā)情況，包括在發(fā)生斷電或核心部件失能的情況下，依然要保證不發(fā)生重大醫(yī)療事故。與此同時，為了保證醫(yī)生的規(guī)范操作，還設(shè)置了為期3天的強(qiáng)制性培訓(xùn)，保證醫(yī)生可以準(zhǔn)確無誤地進(jìn)行各環(huán)節(jié)操作。在此基礎(chǔ)之上，醫(yī)生回到院方開展手術(shù)時，還會有專門的臨床工程師和專家進(jìn)行跟臺手術(shù)指導(dǎo)，并且，跟臺手術(shù)的數(shù)量至少會保證在30-50臺，直到醫(yī)生完全掌握“天璣“骨科手術(shù)機(jī)器人的操作要點。
關(guān)于未來手術(shù)機(jī)器人的發(fā)展路線
國際著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)機(jī)器人學(xué)》（《ScienceRobotics》）對醫(yī)療機(jī)器人的自動化程度進(jìn)行了定義，并分為6個階段，即無自動化（第一階段）、機(jī)器人輔助（第二階段）、任務(wù)自動化（第三階段）、條件自動化（第四階段）、高度自動化（第五階段）、完全自動化（第六階段）。
徐進(jìn)博士也提到了天智航對于未來手術(shù)機(jī)器人的設(shè)想，只是并沒有按照學(xué)術(shù)期刊的“六個階段”去思考，而更像是一個自然而然的增長過程。
他提到，手術(shù)機(jī)器人大概每3-4年為一個迭代周期，每一代產(chǎn)品的適應(yīng)癥更加寬廣，自動化和智能化程度也會更高，核心就是圍繞患者構(gòu)建一個高度集成化的操作平臺。
目前，在天智航的研發(fā)團(tuán)隊中，博士和研究生人數(shù)的占比已經(jīng)達(dá)到40%。截止2021年6月30日，已獲得專利授權(quán)171項（其中發(fā)明專利授權(quán)36項）。僅今年上半年，新提交專利申請達(dá)17項（其中發(fā)明專利申請6項）。
由此可見，此時的天智航正處于快速發(fā)展階段，而之所以有這樣的速度，是因為在他們的研發(fā)團(tuán)隊中，有一個特點鮮明的研發(fā)小組，主要負(fù)責(zé)探索未來5-10年內(nèi)，可能會出現(xiàn)的新技術(shù)或產(chǎn)品，其特點就是敏捷、快速，沒有邊界，可以天馬行空地去進(jìn)行開發(fā)，結(jié)合小而快的特點，做出各類原型機(jī)，不斷尋找未來可能存在的發(fā)展趨勢。
或許，正是因為擁有這樣一個“前沿突擊隊”，讓“天璣”骨科手術(shù)機(jī)器人在骨科的定位導(dǎo)航領(lǐng)域多年保持著業(yè)內(nèi)領(lǐng)先優(yōu)勢。也或許是進(jìn)入行業(yè)較早的緣故，目前天智航在骨科手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域擁有接近80%的市場份額。但未來隨著進(jìn)入這個領(lǐng)域的企業(yè)越來越多，競爭也會加劇。至于未來手術(shù)機(jī)器人的終極形態(tài)，沒有人可以說得清楚，但方向上，一定會奔著越來越高的精度、集成度以及安全性的方向去發(fā)展?；蛟S，在未來的某一天，科幻作品中的全自動醫(yī)療倉終將會被照進(jìn)現(xiàn)實。
