慕尼黑华南激光展

国产手术机器人上市，光学技术提供手术能力延伸

2022年10月08日

从1985年美国工业机器人手臂PUMA 560完成了历史上首次机器人手术开始，手术机器人就作为一种精密医疗器械逐渐应用于临床中，成为医生手与眼的延伸，在手术中辅助医生完成精细操作。手术机器人可以在狭小的手术部位实现人类能力范围以外的精准手术器械操控，其应用是手术向微创精准化方向发展的必然趋势。

近期，随着国产手术机器人走向市场，以及《“十四五”医疗装备产业发展规划》的布局，手术机器人产业发展再次吹起东风，手术机器人成为医疗器械行业重点关注对象。

*Image：shutterstock

支持政策频频出台国产手术机器人实现“落地”

我国手术机器人行业起步较晚，不仅市场处于发展初期，产品也大多仍在研发过程中。近年来我国出台一系列政策，将手术机器人列为重点支持方向。如2021年12月21日发布的《“十四五”医疗装备产业发展规划》就明确指出要“攻关智能手术机器人，加快突破快速图像配准、高精度定位、智能人机交互、多自由度精准控制等关键技术”。

在政策支持下，国产手术机器人技术取得显著突破，上市进程明显加快。2021年2月，天智航“天玑2.0”骨科手术机器人获批上市；10月，威高“妙手-S”腔镜手术机器人获批上市；2022年1月微创“图迈”获批，成为继威高妙手后第二款国产腔镜手术机器人。两款国产腔镜手术机器人成果进入市场，打破了美国直觉外科“达芬奇”手术机器人的垄断地位，为市场带来更多选择。

光学技术不止看得更清晰

手术机器人的主要组成部分包括手术控制台、配备机械臂的手术车及视像系统。外科医生坐在手术控制台，观看由放置在患者体内的腔镜传输的手术部位三维影像，并操控机械臂、手术器械及腔镜的移动。

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机械臂作为手的延伸，不但可以复制双手的活动，而且还过滤了人手本身的震颤，提高手术操作的流畅度和精准度。而视像系统是眼的延伸，不仅为医生提供三维高清图像，同时还有数字变焦功能，使医生能够流畅地放大视野。如“妙手”机器人的“立体图像显示窗口”利用探视镜头在提供三维立体高清图像的同时可以将手术视野放大数倍，可以帮助医生突破人体极限。

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除了三维医学影像重建之外，光学技术在手术机器人中的应用还有医学影像定位导航功能。手术导航系统通过基于二维透视图像或者三维重建图像的空间定位算法实现空间定位，帮助医生精准定位病灶区域位置和方向，提高手术精度。光学导航是常见的导航方法，基于光学定位系统对并联机器人与患者进行位置和姿态的标定，得到“图像-患者-机器人”三者之间的位置和姿态关系，帮助医生控制并联机器人完成虚拟手术操作。光学定位系统通常包含反光球、光学定位仪等。

5G与AR/VR 智能技术带来新可能

随着5G技术的兴起，基于低延时网络的远程操作成为可能。手术机器人与5G也有良好的结合空间。在5G网络环境下，医学远程会诊可以从传统的视频、图片等二维呈现方式转化为三维立体视觉呈现方式，实现患者病灶部位全息投影成像。同时通过边缘部署将网络延迟降到最低，5G技术可以实现医生与机器人的“实时”同步操作，让医生可以为几千公里之外的病人实施手术。

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三维立体视觉则可以通过AR/VR/MR技术实现，相关技术结合5G的远程医疗案例在前几年就已经掀起热潮。早在2015年，微软就推出了可穿戴式AR设备HoloLens，总部位于德国柏林的Scopis推出全息导航平台，利用Hololens头显为外科手术提供更精确和快速的手术引导。而在国内，深圳市人民医院于2019年3月12日利用5G通过AR/VR技术成功实施了一例肝胆外科手术。清华大学长庚医院董家鸿院士在北京给深圳市人民医院肝胆胰外科鲍世韵手术团队进行精准指导，共同完成该例AR/VR+5G协同远程手术。

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通过5G+AR/VR/MR的结合实现远程手术是手术机器人未来的发展方向，高清近眼显示技术将成为一大重点。裸眼3D显示、双眼分视、微型发光二极管（Micro-LED）显示等技术正随着AR/VR技术的大热而快速发展，“元宇宙”概念的升温更是将AR/VR硬件推向高潮。而当技术突破应用于医疗领域，手术机器人也将获得飞跃式进步。

手术机器人进入黄金赛道

虽然目前国内手术机器人的市场渗透率较低，但是市场发展火热。近几月有多家专注开发手术机器人的公司完成融资，其中不乏数亿级以上的A轮或B轮融资。同时，手术机器人的市场规模也在快速扩大，根据弗若斯特沙利文数据，预期未来国内手术机器人市场将以44.3%的复合年增长率快速增长，于2026年达到38.4亿美元。而国产手术机器人的接连获批上市也使国内企业能分到这块蛋糕。