手术机器人（三）行业发展趋势

作者：药链圈

一、手术机器人的临床应用优势

首先，从视觉上手术机器人可以提供高清三维的手术视野。手术机器人的内窥镜为高分辨率三维（3D）镜头，能够超越人眼的局限，为主刀医生带来患者体腔内三维立体高清影像，对手术视野具有很好好的放大作用。第二，从操作上可以实现超越人手的灵活度和精确度。人手上下翻转角度最多180度，而机器人的手腕可以自由旋转540度，能够在狭窄的人体胸腔、盆腔中自由弯曲、旋转，实施抓持、切割、缝合、打结等动作，同时能滤除不必要的人手颤动，非常适合在人手不能触及的狭小空间内进行精细的手术操作。第三，减少医生的暴露和感染风险。利用机器人及其机械臂实施的外科手术可以避免主刀医生和患者及手术台的直接接触，而医生通常在无菌隔离区之外的空间对机器人进行控制并实施手术。因此，这就减少了手术中影像设备的使用对医生造成的辐射危害，以及由于与患者直接接触造成的感染（如乙肝、艾滋病等）风险，防范病毒以血液和体液方式传播，进而保障医生安全。

二、应用场景趋势

传统的外科手术是医生使用医疗器械直接对病人的身体病灶进行切除、缝合等操作，从而达到除去病变组织、修复损伤、移植器官、改善机能和形态等目的。由于一些传统开放式手术的创面大、伤口长、人体肌肉等组织需要被切断，从而增加了患者的出血量和感染及术后并发症的风险，患者需要承受巨大的痛苦。而借助手术机器人完成的外科手术可以很大程度地缩小创口、提高手术精确度、缩短手术时间，从而减少患者痛苦并降低手术风险，这是手术机器人出现的最重要目的。

机器人辅助完成的外科手术量持续高速增长。虽然目前全球只有2%的手术是借助手术机器人完成，但是随着手术机器人技术的不断成熟、适应症的不断增加以及治疗成本的降低，近年来越来越多的手术机器人被应用于外科手术中。

以当今世界应用最广、全球市占率超过60%的达芬奇手术机器人为例，自2012至2019年“达芬奇”在全球完成的手术量逐年增加，年度复合增长率超过15%，2019年完成手术超过120万例，同比增长18.51%。截至2019年年底，“达芬奇”全球累计完成的手术量已经超过720万例。在中国“达芬奇”的完成的手术量增速更快。2006年北京301医院引进第一台达芬奇手术机器人，2015年以后进入增量爆发期，年度手术量超过万例并持续增加，自2012至2019年“达芬奇”在我国完成的手术量逐年增加，年度复合增长率超过60%，2019年完成手术量约4万例，截至2019年年底，“达芬奇”在我国累计完成的手术量已经超过13万例。

图：2012至2019年达芬奇手术机器人在国内累计完成的手术量情况

数据来源：药链圈根据公开资料整理

另一方面，手术机器人辅助完成的手术量增速远高于传统外科手术增速。2008年至2016年，我国传统外科手术的年度复合增长率约为11%，同期“达芬奇”完成的手术量复合增速已经超过80%，因此从应用场景上看我国手术机器人的市场空间很大。

三、技术发展趋势

（一）力触觉反馈

在传统外科手术中，医生可以接触组织，通过皮肤直接感知到力和触觉从而决定给组织和器官施加的力，这种触觉交互信息（包括力和触觉）使医生能够对病人的组织进行力度精确的操作。从功能上看，首先，力反馈触觉能够帮助医生直观快速地识别出病变组织和器官，比如通过触摸能够识别出有肿瘤/肿块或者钙化的心血管。第二，可以保证器械和组织的接触力，比如在进行钝化切割和缝合的时候能够避免损伤组织和重要器官，同时也可以避免由于用力过大造成的缝合处的二次损伤。

而在机器人辅助手术中，手术机器人通常要依靠传感器系统（包括视觉、触觉、温度、听觉反馈等）来感知外部环境信息，并进行后续的分析和行动，因此在使用机械臂的间接操作下，医生就同时损失了触觉反馈和力反馈。当前，普遍应用于操作类手术机器人的反馈系统多为视觉反馈系统，外科医生需要通过分析视觉信息，来实时判断器械对组织的作用力以及其他组织特征，这种对力触觉替代的感觉替代方案并没有直接力反馈那么有效，会在一定程度上影响手术的实施效率。因此，力触觉反馈系统是机器人技术研发的重点方向。

手术机器人的“力触觉反馈系统”包含力反馈系统和触觉反馈。力反馈系统是指医生操作手术臂时，通过器械末端的力传感器，感受器械所处位置及作用于组织上的力，并将其以电流的形式进行模拟和传导，之后再将力觉信息再现、并传递给医生。触觉反馈是指机械臂作用于组织时，触觉传感器能够感受到组织表面的信息（例如组织顺应性、硬度、质地、温度等），并将这些信息反馈给医生，从而使医生获得对于组织的真实感觉，并能够对异常组织做出判断及操作。

从上市产品上看，FDA于近日批准上市的TransEnterix公司的新一代微创手术机器人“超敏”Senhance就具有作用力反馈感触觉。“超敏”机器人能够根据手术的组织或器官硬度反馈给医生调整操作手臂的力度，这是目前该产品相较于“达芬奇”机器人的重要技术突破之一。

（二）单孔或自然腔道手术机器人

当前以达芬奇手术机器人为代表的手术机器人在少数实施中仍需要在病人身上开多个创口，术后恢复时间虽比普通手术短，但仍比单创口的手术创伤大。然而，单孔手术机器人可以将原来的多个操作孔减少至仅一个大约3厘米左右的切口，避免多操作臂碰撞及其复杂的术前摆位，简化手术流程，进而减少病人麻醉时间及出血量，对患者损伤小、恢复快，能够同时提高术中的安全性及缩短术后的恢复时间。此外，单孔手术机器人要比多孔机器人更加集成、也更加紧凑，对于手术室的空间要求也会降低。

图：精锋医疗手术机器人

资料来源：精锋医疗官网