机器人已向人类举起了手术刀

目前在神经外科领域，质量更优、适应症更多的手术机器人正在出现。

疫情之后可能大家会经常看到这样一个画面：在门诊大厅，导诊机器人忙碌的回答着患者的询问；在过道中，消毒机器人一遍又一遍的喷洒着消毒水；康复科室中，康复机器人协助病人进行医疗康复训练；手术室里，手术机器人辅助医生一起争分夺秒抢救病人。

说起手术机器人，可能普通人脑海里升起的画面是电影《普罗米修斯》中，一位人形机器人医生拿着手术刀，面无表情的精准切开病人的皮肤，找到病灶后一顿操作，然后精准地缝合上，犹如神医。

不过现实中手术机器人更为神秘也更为复杂，它虽然通常看起来还是较为普通的机械臂结构，但已被广泛运用于外科手术中，当前手术机器人究竟发展到什么水平普通人是“咱也不知道、咱也不敢问”。近期专注于骨科手术机器人的天智航在科创板上市，上海微创医疗机器人（集团）股份有限公司（简称“微创机器人”）也在港股接受申购，即将上市，透过这两家公司的招股说明书或许能从中窥探到当前手术机器人的行业进展情况。

什么是手术机器人？

手术机器人是医疗机器人的一个重要大类，相比于康复机器人、辅助机器人、服务机器人等其他类机器人，因为手术机器人要直接侵入人体，其技术要求也最高。目前手术机器人根据应用手术类型，细分为神经外科机器人、骨科机器人、腹腔镜机器人、血管介入机器人等，覆盖领域包括泌尿外科、心胸外科、妇科、牙科、眼科、整形外科、移植外科等。

手术机器人被寄希望于克服传统微创伤手术的限制来拓展外科医生的能力。以天智航的“天玑”骨科手术导航定位机器人为例。

传统骨科手术当中，步骤①和步骤⑤是其核心的步骤。步骤①体现了医生的专业知识和素养，步骤⑤体现了医生的专业技能和经验。在步骤⑤中，医生需要借助C型臂，反复进行透视，边观察调整边完成手术操作，以保证螺钉等植入物能放置到安全有效的骨性通道内。天玑骨科手术导航定位机器人在手术中无法改变步骤①，但会改变医生的步骤④，使医生以前只能在脑中构建的手术规划实现“可视化”效果，并可通过手术规划软件进行仿真和设计，使第四个步骤也变成了核心的步骤，同时彻底改变了步骤⑤的操作模式，实现了术式的标准化操作流程。

客观地说，发行人的骨科手术导航定位机器人在一台手术中承担的主要是导航定位的功能，螺钉等耗材的植入过程仍然由医生本人完成。与传统骨科手术相比，机械臂的引导定位是天玑骨科手术导航定位机器人所特有的，“天玑”骨科手术导航定位机器人解决了传统骨科手术“看不见、打不准、拿不稳”的难题，具有重要的临床价值。

“天玑”骨科手术导航定位机器人包括以下组件：主控台、机械臂、光学跟踪系统、导航定位工具包和手术计划与控制软件。上述组件部分的协同机理：医生通过影像设备扫描患者损伤部位获取患者医学影像，图像经系统传送至主控台并完成识别后，医生在机器人主控台进行内固定螺钉的方向、入点、深度等手术设计，完成整体手术规划，并实现机器人运动过程仿真；在手术过程中，机械臂依据医生规划实现精确定位，辅助进行手术；光学跟踪系统进行实时位置监控，一旦出现定位误差，它会引导机械臂自动跟踪调整。“天玑”骨科手术导航定位机器人辅助医生精确定位植入物或手术器械，精度达亚毫米级，尤其对微创术式、高风险区域具有明显优势，可有效降低手术风险、减少手术并发症。

手术机器人的优势在何处？

总的来说，手术机器人不仅能够很好地协助医生进行手术操作，而且对于一些技术水平有限的领域或者地区进行价值赋能，让技术的红利在临床领域覆盖给更多的患者，减少患者的痛苦和恢复时间，惠及更多的人，具体体现在以下几个方面：

1、减少手术伤口、术后恢复快及较少术后并发症。病人受益自机器人微创伤手术的低损伤性。与开放手术的大切口相比，病人在机器人微创伤手术中一般仅有一个或几个小切口，用来放入手术器械。因此，手术能以精准及微创伤的方式完成。这亦大幅减少失血及术后并发症的风险，例如感染及黏连，使得病人更快康复。

2、灵活的机械臂与高度复杂的手术兼容。手术机器人通常配备一个或多个高自由度的机械臂。通过电脑算法处理，机械臂将外科医生双手的活动复制成为人体内相应的仪器细微运动。这使得外科医生能够在较小的手术空间内流畅及精准地移动手术器械，这在高难度手术中不可或缺。

3、手术的精准度及手术结果的稳定性。手术机器人的若干特点有助提高手术的精准度及稳定性：

三维高清图像。与传统微创伤手术的二维图像不同，由手术机器人提供的三维高清图像使手术领域有自然视觉景深。数字变焦功能亦使外科医生能够流畅地放大视野，从而促进精准的组织识别及组织层次区分。

震颤滤除的器械运动。手术机器人通过计算机算法自动过滤外科医生手部固有的震颤。此功能使外科医生更容易远程控制手术器械，并降低不慎横切组织的风险。

4、降低外科医生疲惫及缩短学习曲线。通过手术机器人具有震颤过滤、三维高清图像及高灵活度的特点，外科医生进行手术时更为方便且疲惫度降低。与在传统微创伤手术中手眼协调受到影响相比，机器人微创伤手术允许外科医生直观地操作器械。该等功能亦缩短外科医生的学习曲线，使手术机器人更便于在开放手术或传统微创伤手术方面经验有限的外科医生使用。手术机器人的人体工程学设计亦降低了外科医生因长期不适及疲惫而遭受职业病的可能性。

5、减少辐射暴露。在一些开放手术及传统微创伤手术，外科医生必须获取一系列的X光片以确认植入物的正确放置位置。该等手术的手术机器人一般带有可指示植入物放置位置的光学导航系统，故可大幅减少手术中所需要的X光片数量。这将减少外科医生、病人及其他手术室员工的辐射暴露。

手术机器人在哪些领域拿起了手术刀

经过数十年发展，手术机器人已经在五个快速增长的外科领域得到广泛应用。

其一、腔镜手术机器人。腔镜手术机器人可进行广泛类型的手术，例如泌尿外科、妇科、胸外科及普外科手术。腔镜令外科医生的视线可延伸至病人的体内，而机械臂则模仿其双手以握著及指示腔镜及手术器械。

其二、骨科手术机器人。骨科手术机器人用于协助骨科手术，例如关节置换手术及脊柱手术。骨科手术机器人提供更佳的手术区域图像、对健康骨头的损伤性较低及更快康复。

其三、泛血管手术机器人。泛血管手术机器人用于治疗血脉系统或心脏、脑部或外周血管系统相关器官疾病。

其四、经自然腔道手术机器人。经自然腔道手术机器人指将有关手术器械通过人体自然腔道送达手术区域，并可控制其进行诊断或手术的机器人，可用于检查肺、肠及胃等手术。

其五、经皮穿刺手术机器人。经皮穿刺手术机器人用于经皮穿刺手术，主要为收集组织样本用作诊断用途的程序，例如早期肺癌、乳腺癌及前列腺癌的检测。此外，经皮穿刺机器人亦用于某些治疗程序，例如经皮肾镜取石术，该手术通过在患者背部的切口去除肾结石。

中国手术机器人行业现状

尽管中国的患者人数庞大，且可能需要使用手术机器人进行的常规微创伤手术数量众多，但中国手术机器人市场仍处于早期发展阶段，截至2020年低，中国手术机器人市场规模仅为4亿美元，占全球市场的5.1%。

不过中国手术机器人行业增长潜力巨大。一方面我国对微创伤手术的需求不断增加。随着诊断技术进步及人均可支配收入增加，患者逐渐愿意寻求导致微创伤的治疗方法。因此，对RAS的需求不断增加，此种手术为患者带来各种好处，例如康复较快，失血和痛楚较少，且并发症风险较低。此外，手术机器人具有震颤过滤、三维高清图像及导航等功能，从而方便手术医生的操作及促进手术机器人在手术医生的受欢迎程度的增加。

另一方面，低等级医院的渗透率不断增长。对更高手术精准度及连贯性的日益增长需求预期会促进RAS的渗透。目前，RAS主要在中国一线城市的大型医院进行，主要是由于手术机器人的可用性有限及RAS的成本相对较高所致。目前，在中国医院中，已采用腔镜机器人手术系统的医院很少（根据弗若斯特沙利文的数据，在中国所有三级甲等医院中不足10%）。随着手术机器人的普及程度提升，预期RAS会从一线城市的大型医院扩展至一线城市的低等级医院，甚至拓展至二线及三线城市。

除此之外，利好政府政策及支持也是中国手术机器人行业快速增长的重要驱动力。为应对机器人辅助手术日益增长的需求，中国政府已实施多项政策，促进手术机器人行业的进一步发展。例如于2019年8月，国家药监局发布关于深化医疗器械注册制度改革的通知，推动医疗器械创新发展。科学技术部亦启动了国家「863计划」，支持手术机器人的发展，为手术机器人及其相关底层技术的研究提供资金。根据工业和信息化部于2021年2月颁布的医疗装备产业「十四五」发展规划，鼓励地方政府将机器人辅助手术纳入医保报销范围。于2021年4月，上海将部分机器人辅助腔镜手术（即肾部分切除术、前列腺癌根治术、全子宫切除术及盆腔自体保存）纳入合资格获得医疗保险报销的手术中，并可报销80%的医疗费用，未来可根据患者需求和医保基金资金充足情况扩大报销范围，预期利好的政府支持于往后将会继续。

预计手术机器人市场在利好因素不断涌现的中国，将以44.3%的复合年增长率快速增长，于2026年达到38.402亿美元。以手术机器人最大的细分市场腔镜手术机器人为例，虽然数据显示截至2020年底，中国腔镜手术机器人渗透率仅为0.51%（远低于美国渗透率13.3%），但已经初步构建起以微创机器人、Intuitive Surgical、威高、康多为基础的“国产四大家”。

展望未来：手术机器人将多样化、多元化

随着适用各种医疗领域的手术机器人的发展，以及外科医生的培训及患者的接受程度提高，机器人辅助的手术将越来越多样化。例如，在不久的将来开发并商业化更多地泛血管、经自然腔道及经皮穿刺手术机器人。

同时，产业企业也将聚焦底层技术及提供定制解决方案的能力。我们预期拥有强大底层技术（如机器人力学、控制算法、电气工程、视觉导航及图像）及可根据不同外科手术的需求迅速定制机器人产品的手术机器人开发商将在市场中占据领先地位。了解客户需求并提供定制解决方案的能力对于缩短产品升级周期、进一步扩大产品组合的覆盖范围，以及在不同专业的机器人产品之间创造协力至关重要。

并且，随着技术5G通信、大数据和人工智能等技术基础设施的进步，将带动手术机器人技术同步发展，使手术机器人在外科医生的远程控制下操作时可达到更高精度，且在理解和执行外科医生的指令方面具有更加智能。

最后，鉴于目前中国的手术机器人产业尚处于相对早期发展阶段，大部分收益均来自销售新机器人。然而，手术机器人行业的价值链亦包括其他重要的方面，如销售耗材及提供服务。该等组成部分的利润率通常高于机器人的销售，并为患者及医院提供增值。预期耗材及服务产生的收入比例将稳步上升，而手术机器人开发商可能会加大在该等领域的投入及投资，多元化收益来源将创造全价值链协同效应。

写在最后

作者曾在脑机接口领域自主创业三年，主要做科研及医疗用植入式脑电极，目前很多神经类疾病（例如癫痫）的重度症患者在药物治疗无效后，只能接受手术治疗。

颅内血管密布，手术植入的电极或其他器械稍有偏差，都有可能对患者造成严重的后果，目前在神经外科领域，作者已知获得医疗器械许可证的是华科精准。作者真切的看到，手术机器人的出现，带给患者治疗体验的提升，祝愿国内外相关医疗器械公司能发展的越来越好，并开发出质量更优、适应症更多的手术机器人。

作者｜科飞同学

编辑| Light

出品 | 科技智谷