精锋医疗:单孔手术机器人新兴技术存在弯道超车可能

作者:采集侠 发布时间:2019-10-09 04:51:57 点击数:157

2015年,达芬奇手术机器人剥葡萄皮的视频在YouTube上公布,一时技惊四座。而今,现有的手术机器人已经可以做到在不破坏薄膜前提下剥鹌鹑蛋,缝合2毫米超细胶管后无液体渗漏,而这一次,背后技术力量来自国内的器械企业深圳市精锋医疗科技有限公司。

精锋医疗:单孔手术机器人新兴技术存在弯道超车可能

了解到,精锋医疗研发的单孔手术机器人突破了达芬奇手术机器人在中国的专利封锁,并早在2018年5月就开展了国内首例单孔手术机器人动物试验,目前,精锋医疗样机已经迭代到第三代,预计在两年内推向市场。

精锋医疗单孔手术机器人缝合胶管视频

在我国,发展医用手术机器人被写入了《中国制造2025》中。但直觉外科公司的达芬奇手术机器人在全球垄断了多孔手术机器人市场,累计装机超过5000台,且产品造价高昂。而单孔手术机器人比起目前面市的多孔手术机器人操作臂自由度更高,完成腹腔镜手术时只需要医生在人体上切开一个小孔,在这一还未被占领的细分领域,国产企业更存在新兴技术的弯道超车的可能。

因此,国内有多家机构在进行研发布局单孔机器人,而精锋医疗可以说是国内单孔机器人研发的主力军。

单孔手术机器人临床价值何在?精锋医疗如何实现自主研发?

“刀尖上跳舞”的单孔手术机器人

近期大热的纪录片《手术两百年》,揭示了外科手术的起源、发展,其中第三集《长驱直入》中介绍了开创腹腔镜手先河,让外科手术进入微创时代的德国医学天才库尔特·席姆。

就在上世纪60年代,大开腹手术是解决腹部疾病的唯一方法,即便发现病人腹部有黄豆大小的病灶,也不得不大开腹进行手术。

席姆利用腹腔镜,通过病人腹部打上钥匙孔大小的孔洞,利用前端的光源和镜子,医生可以清晰地观察到病人的腹腔,找到病灶。席姆改造了腹腔镜,让腹腔镜变成了具有剪切、抓取、灼烧功能的手术工具。

腹腔镜手术避免了传统的腹部大切口,只需要在病人腰部作三个1厘米的小切口,各插入一个叫做"trocar"的管道状工作通道,以后一切操作均通过这三个管道进行;再用特制的加长手术器械在电视监视下完成与开放手术同样的步骤,达到同样的手术效果。

库尔特·席姆的发明让腹腔手术进入微创时代,而多孔手术机器人的出现则是再次变革了微创外科手术。多孔手术机器人可以将医生的术中操作视野变大放到了10-15倍,操作臂可以减少医生的手部颤动,大大提高手术精准度,也能减少医生术中疲劳。

对于患者来说,多孔手术机器人手术创伤更小,减少术中组织创伤炎性反应导致的术后粘连,术后预后更加良好。

单孔手术机器人可以说在多孔手术机器人基础上百尺竿头更进一步——将多个切口变为单个切口,进一步减少手术创伤和术中出血量,降低了病人感染几率和恢复成本;体积相对较小,需要手术室空间较小。

单孔手术机器人可以避免多操作臂复杂的术前摆位,简化手术流程,进而减少病人麻醉时间。

王建辰表示:“在手术精准度上,单孔手术机器人的操作臂能够在更狭小的空间内实现7个自由度灵活操作,使得手术操作更精准。在安全性上,单孔手术机器人不会产生术中各机械臂的碰撞干涉,手术安全性更高。”

单孔手术机器人能够实现众多技术突破,但是它也在研发技术上提出了更高的要求。

单孔操作对机械臂灵巧度、精度和力度的设计要求更高,传统机械臂设计方法及控制方法已经无法满足单孔手术机器人的设计需求,只有从原理上创新,才可能取得研发突破并实现单孔机器人落地,这使得整体研发难度大大增加。

为了实现研发突破,精锋医疗组建了一只具有机械、电子、人工智能、材料、医学影像、工业设计等多个交叉学科的团队。目前,精锋医疗申请微创手术机器人相关专利共140余项,其中90%以上为发明专利。

王建辰透露:“比起多孔手术机器人器械具备3个自由度,我们的单孔手术机器人器械拥有6-7个自由度的灵活性,如果要实现六维的移动,那么运动精准度就非常重要。我们在全世界范围内独创了一种基于钢丝传动的多自由度机械设计技术,叫做耦合的九轴联动技术,实现了末端器械的精准运动,其灵巧性和稳定性已经超过了人手极限,最终在微机械臂的性能上有了质的提升,并完全满足了临床需求。”

精锋医疗:单孔手术机器人新兴技术存在弯道超车可能

除了在机械臂上的原创技术,精锋医疗在手术机器人的控制台、成像系统、核心算法上都进行了自主研发,形成了完整自主知识产权。