國產(chǎn)手術機器人:從“跟跑”到“并跑”
在首都醫(yī)科大學附屬北京天壇醫(yī)院,曾經(jīng)耗時3小時才能完成的深部腦組織病變損毀術,如今僅用1個小時就能完成。這背后,是國產(chǎn)SR手術機器人的加持。2024年,該院功能神經(jīng)外科應用國產(chǎn)手術機器人完成超過1200臺手術,標志著我國高端醫(yī)療裝備實現(xiàn)重要突破。
全國政協(xié)常委、浙江大學醫(yī)學院附屬邵逸夫醫(yī)院院長蔡秀軍接受科技日報記者采訪時說,手術機器人特別是國產(chǎn)手術機器人,憑借顛覆性創(chuàng)新、迅猛發(fā)展速度、上佳產(chǎn)品質量,為疾病治療帶來了前所未有的變革。
手術更精準高效安全
手術機器人是高端醫(yī)療器械領域的“明珠”,《工程(英文)》雜志將其列為“2024全球十大工程成就”之一,并稱手術機器人技術正在重構現(xiàn)代外科手術體系。
什么是手術機器人?以神經(jīng)外科手術機器人為例,它主要由手(多自由度機械臂)、眼(高精度視覺系統(tǒng))和腦(高性能手術計劃及控制系統(tǒng))三大核心模塊組成。
首都醫(yī)科大學附屬北京天壇醫(yī)院功能神經(jīng)外科主任張建國向記者解釋,神經(jīng)外科手術機器人通過空間坐標映射,使醫(yī)生能夠基于多模態(tài)醫(yī)學影像做手術規(guī)劃,控制機械臂完成微創(chuàng)神經(jīng)外科手術的精準定位。3D結構光等創(chuàng)新技術在快速定位注冊的同時,還可以實現(xiàn)增強現(xiàn)實投射,將病灶和重要功能區(qū)、纖維束等投射到真實空間,幫助醫(yī)生切除病灶,并把手術誤差控制在亞毫米級別。
目前,手術機器人通常應用在普外科、骨科、泌尿外科、婦科、胸外科、神經(jīng)外科和心外科等領域。手術機器人的應用場景正從普適性手術向??苹⒏唠y度術式延伸。
以神經(jīng)外科為例,手術機器人可用于癲癇、帕金森病、腦出血等疾病治療,以及腫瘤活檢、病灶定位、神經(jīng)內鏡等場景。張建國介紹,2024年北京天壇醫(yī)院立體定向手術機器人使用率達80%,顱內電極植入等特定術式實現(xiàn)100%機器人輔助。
精準是手術機器人的核心優(yōu)勢之一。張建國介紹,在癲癇病灶定位、帕金森腦深部電刺激等復雜手術中,機器人可融合CT(計算機體層成像掃描)、MRI(磁共振成像)、PET(正電子放射斷層掃描)等多模態(tài)影像,形成亞毫米級手術路徑規(guī)劃,讓手術更加精準。
蔡秀軍說,相比傳統(tǒng)開腹手術,手術機器人能將手術視野擴大數(shù)十倍,機械臂可在狹窄解剖區(qū)域中完成360度靈活穿行,完成高難度外科動作。機械臂有穩(wěn)定器,能有效防止因術中手抖劃傷神經(jīng)和血管等意外,顯著增加手術安全性。此外,機器人手術具有創(chuàng)傷小、出血少、恢復快等優(yōu)勢。
在手術效率方面,張建國以SEEG(立體定向腦電圖)電極植入術為例說:“傳統(tǒng)方式植入10根電極需120—180分鐘,而使用手術機器人僅需40—50分鐘,甚至更快。”
“目前,手術機器人性能已經(jīng)非常完善,逐漸成為臨床醫(yī)生不可或缺的得力助手,使醫(yī)生在實施高難度手術時更加得心應手。”蔡秀軍說。
自主創(chuàng)新打開突破口
全球手術機器人市場長期被達芬奇、美敦力等跨國企業(yè)主導,近年來,中國醫(yī)療科技企業(yè)正通過自主創(chuàng)新打開突破口。
《中國醫(yī)療器械藍皮書(2024版)》顯示,2024年境內企業(yè)獲批手術機器人7款,進口產(chǎn)品4款,國產(chǎn)設備占比約64%,較3年前提高42%。
國產(chǎn)手術機器人的能力逐漸獲得臨床肯定。2024年10月,北京協(xié)和醫(yī)院完成首例國產(chǎn)腔鏡機器人輔助胰腺癌根治術,驗證了國產(chǎn)腔鏡手術機器人在胰腺手術中的有效性和安全性。在神經(jīng)外科領域,華科精準SR系列機器人憑借全球首創(chuàng)的3D結構光技術,實現(xiàn)15秒完成顱腦三維建模,其0.3毫米的定位精度已超越進口ROSA手術機器人。
國產(chǎn)手術機器人的遠程性能尤其受到臨床青睞。在浙江大學醫(yī)學院附屬邵逸夫醫(yī)院微創(chuàng)器械創(chuàng)新及應用國家工程研究中心,蔡秀軍團隊研發(fā)的5G遠程手術系統(tǒng)創(chuàng)下紀錄,完成全球首例跨4000公里超遠程機器人肝膽手術;解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學中心肝膽胰外科醫(yī)學部利用國產(chǎn)手術機器人,完成全球首例基于衛(wèi)星的超遠程胰十二指腸切除手術……
“國產(chǎn)手術機器人在遠程性能方面表現(xiàn)尤其突出,能進一步破解優(yōu)質醫(yī)療服務擴容下沉所面臨的距離、人才、時空等限制。”蔡秀軍說。
經(jīng)過多年自主研發(fā)創(chuàng)新,國產(chǎn)手術機器人多項關鍵技術領跑全球。“真正的突破在于構建起自主可控的技術體系。”蔡秀軍說,從核心部件國產(chǎn)化到5G遠程標準制定,我國正在手術機器人領域形成完整創(chuàng)新鏈條。隨著新版《創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審查程序》實施,國產(chǎn)醫(yī)療機器人產(chǎn)業(yè)將進入高質量發(fā)展新階段。
產(chǎn)業(yè)升級需合力攻關
根據(jù)《2024年中國手術機器人行業(yè)研究報告》,手術機器人的產(chǎn)業(yè)鏈主要分為上游的原材料、核心零部件等生產(chǎn)環(huán)節(jié),中游的機身組裝、系統(tǒng)集成和軟件開發(fā)等環(huán)節(jié),以及下游的終端使用環(huán)節(jié)。其中,技術壁壘最高的是處于上游的伺服電系統(tǒng)、減速器和控制器三大核心零部件,市場主要由美國、德國和日本壟斷。
機械臂是手術機器人的核心部件,目前國產(chǎn)醫(yī)用機械臂還不能完全滿足臨床需求。張建國坦言:“在穩(wěn)定性、精準度方面,國產(chǎn)手術機器人的機械臂與臨床需求還有差距。”
蔡秀軍提到,現(xiàn)有手術機器人缺乏精確的觸覺反饋,影響醫(yī)生對組織的感知。這可能導致醫(yī)生在手術操作過程中無法精準控制用力大小,可能會帶來嚴重并發(fā)癥。此外,不同廠商的手術機器人技術標準不統(tǒng)一,影響設備兼容性和數(shù)據(jù)共享。
如何突破困境,實現(xiàn)國產(chǎn)手術機器人的升級躍遷?
張建國呼吁,機械臂廠家與醫(yī)療設備廠家加強合作,醫(yī)生與工程師強化協(xié)同,早日開發(fā)出滿足醫(yī)療需求的高質量國產(chǎn)機械臂。同時,要進行國產(chǎn)手術機器人的適應證拓展研究,擴展應用場景。
蔡秀軍建議提高國產(chǎn)機械臂性價比,降低機器人成本,“還要研發(fā)先進的觸覺傳感器和反饋系統(tǒng),進一步提升機器人感知能力”。
數(shù)字技術是助力國產(chǎn)手術機器人高質量發(fā)展的一股東風。張建國認為,國產(chǎn)手術機器人要融合增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實、人工智能等新技術,向智能化、自動化、智慧化方向發(fā)展。
在政策方面,蔡秀軍建議,應圍繞手術機器人應用制定明確的法律法規(guī)、倫理準則,確保責任清晰,并加強數(shù)據(jù)安全保護。同時,應將手術機器人應用納入相應臨床指南,并給予其更加合理的醫(yī)保政策支持。
從“跟跑”到“并跑”,國產(chǎn)手術機器人正書寫中國“智”造新篇章。在多方協(xié)力下,國產(chǎn)手術機器人市場規(guī)模有望迎來爆發(fā)式增長,為健康中國建設提供更多硬核科技支撐。
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