外科手术机器人是专业服务机器人的一种, 是集临床医学、生物力学、机械学、材料学、计算机科学、微电子学、机电一体化等诸多学科为一体的新型医疗器械,是当前医疗器械信息化、程控化、智能化的一个重要发展方向。著名的外科手术机器人达芬奇是一种高级机器人平台,其设计理念是通过微创实施复杂的外科手术。随着由达芬奇机器人开创的新一代外科手术时代的来临,医用机器人作为单位价值最高的专业服务机器人成为了当前医疗行业的发展热点。
目前,使用最为广泛的还是传统的开放手术(手术1.0),但也有其缺点。开放手术切口比较大,这会导致患者在恢复期间感到不适,并且住院时间长且费用高,当然也不美观。
第二代手术(手术2.0)被称为微创手术MIS,可以使用较小的切口进行部分手术,从而减少对患者的创伤。然而,由于外科医生在手术过程中的操作能力有限,微创手术并未被广泛采用。
第三代手术(手术3.0)便是机器人手术。「达芬奇手术机器人」旨在通过保留MIS小(甚至更小)切口的优势,同时为外科医生提供类似于开放式手术的手部运动自由,从而实现两全其美。
虽然手术机器人赛道越来越拥挤,但美敦力公司认为,世界上只有3%的外科手术是由机器人技术辅助完成的,这为多个赢家留下了足够的空间。根据目前的产品和监管许可,「直觉外科」看到了全球600万次手术的市场前景。在更广泛的范围,该公司认为,每年约有2000万次手术的市场,是2020年在其平台上完成的手术量的16倍以上。
进入元宇宙
随着竞争者的不断加入,战场也在向数字化的虚拟世界、甚至元宇宙渗透。
「直觉外科」开发了IRIS,这是一种增强现实3D成像解决方案,它使用机器学习算法为外科医生提供用于术前规划的关键图像细节,还可以作为教学工具。
图源:直觉外科 - IRIS
此外,该公司还开发了SimNow——基于云的达芬奇系统模拟器。SimNow包括用于练习达芬奇系统技能、手术培训练习和虚拟现实体验的真实模拟库。基于20多年的经验和发展,SimNow为外科医生提供专业的内容,并随着时间的推移进行持续学习。
图源:直觉外科-SimNow视频截图
谈谈手术机器人未来
未来外科医生是否会被机器人取代时,很多专家认为不会。未来很多东西会自动化,机器在移动性和精确度方面也确实有自己独到的优势。但一位优秀的外科医生是在医学院经过多年训练后才能在手术中做出正确决策,机器人在外科手术中无法像人类医生一样做出这种决策。”
专家强调道,手术还是外科医生在做,医用机器人在这个过程当中只是一种工具而不是主导。,外科手术机器人在技术层面上具有很多局限性。比如,手术机器人依然没有很好地解决利用器械手术时缺少触觉反馈的问题,这不利于手术的精确性、安全性和灵活度;此外,手术机器人体积偏大、占用手术室较大空间;机器人手术费用昂贵、患者难以承受等。同时,对于患者来说,选择机器人手术也需要克服很大的心里障碍。“未来会有更多机器人参与手术,很多专门的手术过程可以由机器人来做。”
如果机器人能达到定制化需求,满足手术医生的操作需求和手部精细运动,那么在紧急情况下就不需要调配最训练有素、记忆精湛的专家来做一些复杂手术,这将是一项巨大的进步。医用机器人市场潜力非常大,不仅是能赚钱,还会为政府、医疗服务商、患者省下很多钱。
手术机器人的发展阻碍更多在科学之外,比如立法者是否觉得这种手术机器人可行、谁来负责监管安全问题、如何像认证常规医疗器械一样认证手术机器人等,在这个过程中要时刻考虑到终端用户的需求。从科学层面上讲,我们只希望机器人通过各种渠道为医生提供各类信息并协助手术进行。希望我们的手术成果能够说服大众使用这项技术。
近年来,在市场和政策的推动下,全球机器人行业取得了快速发展。在物联网、人工智能、大数据等信息技术的结合下,未来制造业的自动化程度将越来越高,机器换人是制造业转型为智能制造的必然过程和趋势,世界各国都在推动技术创新和应用落地。科学家们一致认为,机器人、人工智能是一项抢占未来竞争高地的基础性技术,研究经费耗费巨大,需要国家战略层面的资金支持和参与。
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