手术机器人——医疗科技的高壁垒风口

8月18日,中国人民解放军联勤保障部队第九二〇医院骨科的一台手术机器人,在医护团队的辅助下,为一名患者置换了膝关节(www.erLong.net)。

之所以采用手术机器人的方式,是因为患者双膝关节疼痛6年,疼痛难忍,久治不愈。主治医师经过一系列全面专业的病情评估分析后,决定采用首台国产膝关节置换手术机器人为患者置换膝关节。整个置换膝关节流程仅用时一个小时。

这是当前医疗服务中应用手术机器人来解决较为复杂手术的一个缩影。同医生主刀相比,手术机器人拥有着超越人类极限的精准性,它能够使手术视野放大10倍以上,借助机械手臂360°旋转在手术时无死角诊疗,特别是血管的缝合、精细管腔的吻合、非常狭窄腔隙的操作,传统手术难以解决的难题迎刃而解。凭借超高的效率与精准性,手术机器人也逐步走入更多的医院。

一个令人稍稍遗憾的事实是,手术机器人在国内的发展还处于起步阶段,多数医院采用的是来自美国企业直觉外科公司(Intuitive Surgical)的拳头产品——达芬奇手术机器人,其价格一览众山小。国内引进达芬奇手术机器人需要承担几乎全球最高的售价——约2000万元。

国内手术机器人起步较晚,但发展态势强劲,是当前医疗领域内的高壁垒风口。

令人称奇的效率 令人惊叹的成本

从定义上来看,手术机器人是集医学、机械学、生物力学及计算机科学等多学科于一体的医疗器械产品,借助微创手术和相关底层技术发展,能从视觉、听觉和触觉上为医生进行手术操作提供支持,被用于高于人类能力的微创手术领域实现对手术器械的精准控制。

这意味着,手术机器人的本质是辅助医师进行手术,为医生提供支持,无法完全替代医生的作用,且其操作上限取决于医生的实际水平。大幅应用手术机器人不会降低医生的从业水平,反而对后者提出了更高的要求。

以手术类别中较为复杂的骨科手术为例,骨科手术机器人并不是人形,主要由机械臂、影像系统和计算机导航系统三部分组成,应用于脊柱、膝关节和髋关节等假体置换和修复手术。

在实际手术过程中,机器人辅助骨科手术是根据术前影像学数据制定手术计划,由医生确定计划,机械臂辅助医生在术中予以实施。在计算机导航术中定位和追踪系统的帮助下,机械臂比人手定位更加准确稳定,可精确至1毫米以下,大大提高手术的精确性和可重复性。

在本文开头的案例中,一台操作性相对较高的关节置换手术,仅用时1个小时即可完成,其效率可见一斑。

除了辅助经验丰富的老医师之外,一个优秀的手术机器人还能承载起“薪火相传”的使命。

医院将过往医师进行手术的相关资料进行汇总归纳,让手术机器人来深度学习,对每一台手术的流程、关键节点与重要操作步骤进行分析、识别,掌握每一个细节的要点和关键,掌握之后,可以将这些知识点系统性的传递给年轻医师,新老一代的手术机器人使用者通过操作机器人,完成手术经验上的传承。同时,深度学习程度越高,手术机器人这一“机械助手”将越来越称职。

效率之下,是手术机器人令人为之惊叹的成本。

医院首先面临的成本是采购,达芬奇机器人国内定价超过2000万元,光是采购成本就不是一般的医院所能承受,只有区域中心级医院或一线城市顶级医院有所配备。

采购之外,手术机器人并不是一个可以多次使用的医疗器械,需要经常更换的是机械臂,因机械臂决定着微创精度,约10台手术便需要更换机械臂,而更换一条机械臂的价格约在10万元左右。

在患者使用层面,成本也是绕不过去的坎。据报道,患者使用手术机器人,需要承担约3万元的“开机费”,且这一费用并非包含在医保范围之内,无法报销。

手术机器人超高的效率与使用优势值得肯定,但当前格局下的使用价格却令大多数病人望而却步,故而手术机器人多应用于风险较高、过程较复杂、难度较大的三级、四级手术中,如妇科腹腔镜下子宫切除术(四级)、复杂卵巢癌根治术(四级);泌尿外科中的前列腺癌根治术(四级);骨科中的特殊类型人工主髋置换术(四级)和人工全膝关节置换术(四级)。

2021年4月,上海市医保部门将“达芬奇手术机器人”等28个医疗新技术、新项目纳入了本市医保支付范围,切实减轻市民群众使用新技术、新项目的医疗费用负担。首批进入“达芬奇手术机器人”医保报销范围有前列腺癌根治术、肾部分切除术、子宫全切术和直肠癌根治术4种手术。今后上海市还将根据患者临床需求、医保基金的承受能力等因素,逐步扩大可报销的手术范围。

多个省市也在逐步放宽报销范围,随着政策补充与技术发展,手术机器人费用完全纳入医保也在逐步绽放曙光。

起步阶段、潜力巨大的国产手术机器人市场

无法忽视,手术机器人作为高精尖的医疗器械,其技术壁垒极高。

一台成熟的手术机器人是集医学、生物力学、机械学、机械力学、材料学、计算机图形学、计算机视觉、数学分析、机器人等诸多学科为一体的新型交叉研究领域,是一个包括材料,光电技术,视觉成像、算法、机械控制、耗材设计等的系统集成的产品,这使得很多技术上仍然不够成熟,精细操作的一些新机理和新构型还有比如柔性控制、刚柔转换、多信息集成以及可视化和传感,针对柔性的多项介质的液体、软组织以及所带来的精准感控等问题都亟待完善与细化。

故而在竞争中,部分公司采取专精于某一科室的手术机器人。

达芬奇手术机器人在应用范围、使用效率上执天下牛耳,可适用于普外科、泌尿科、心血管外科、胸外科、妇科、五官科、小儿外科等。在其他领域内,各国竞争各有千秋:德国与日本的外骨骼机器人领域处于领先,法国的Medtech 公司专精于神经外科和骨科机器人领域。

相较而言,国内手术机器人的发展还处于起步阶段,但呈现奋起直追的态势。

据智慧芽统计,我国关于手术机器人的专利共有7248条。趋势上来看,近十年专利申请数量持续保持全球第一,近三年专利申请数量出现大幅跃升。2020年全年中国手术机器人专利申请1040条,美国仅132条。

五国家专利数量对比(2013-2021)

来源:智慧芽 零壹智库

企业上来看,国产手术机器人企业比如北京天智航(688277)、华志微创、柏惠维康等,旗下的手术机器人都获得了CFDA认证。

这一领域内的投融资如火如荼。

跨领域进入医疗机器人行业的企业正不断加多,内部和外部投资同时增加,相关数据显示,2020年国内创新医疗器械私募融资事件合计约293起,全年私募融资交易较2019年实现了超30%的增长。其中医疗机器人领域累计融资超过30起,位居第二,融资额超43亿。

手术机器人的市场规模也在保持着跃升状态。

据西南证券统计,2015~2020年,中国手术机器人市场规模从0.93亿美元增加到4.25亿美元(约27.6亿元),复合增速35.7%,预计到2026年将达到38.4亿美元(约250亿元),复合增速44.3%;占全球市场份额从2020年的5.1%提升到11.4%。

应用层面,2016年,由北京积水潭医院、北京航空航天大学、天智航公司和中科院等多家机构联合开发的“天玑”骨科手术机器人,拿到了正式的临床许可,这个全球唯一的骨全科机器人,也是纯正的中国制造。

2019年,中国工程院院士、北京积水潭医院首席科学家、北京积水潭医院原院长田伟在5G环境下,与河北张家口市、新疆克拉玛依市,天津市分别进行了远程骨科手术,在天玑骨科手术机器人的辅助下,没有任何时间延迟,手术获得圆满成功。

随着中国老龄化人口的增加,手术机器人正面应对“手术精准性”需求,同时与国外仍有差距的技术基础在迎头追赶,政策支持与市场需求双轮驱动下,市场规模在逐步攀升,达芬奇手术机器人所创造的神话终有一天会被打破。

路漫漫其修远兮。

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