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前言導(dǎo)讀

 

手術(shù)機(jī)器人是一種先進(jìn)的醫(yī)療設(shè)備，借助微創(chuàng)傷手術(shù)及相關(guān)底層技術(shù)的發(fā)展而發(fā)明。手術(shù)機(jī)器人是醫(yī)療機(jī)器人的一種細(xì)分領(lǐng)域。手術(shù)機(jī)器人，即外科醫(yī)生能夠通過遠(yuǎn)程控制，并通過微小切口精密操作進(jìn)入患者體內(nèi)的手術(shù)器械，從而輔助外科醫(yī)生進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)的精密操作型機(jī)器人。

 

手術(shù)機(jī)器人被用于在高于人類能力的微創(chuàng)傷手術(shù)領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)高于人類能力的對(duì)手術(shù)器械的精準(zhǔn)操控。手術(shù)機(jī)器人通常由手術(shù)控制臺(tái)、配備機(jī)械臂的手術(shù)車及視像系統(tǒng)組成。外科醫(yī)生坐在手術(shù)控制臺(tái)，觀看由放置在患者體內(nèi)腔鏡傳輸?shù)氖中g(shù)區(qū)域三維影像，并操控機(jī)械臂的移動(dòng)，以及該機(jī)械臂附帶的手術(shù)器械及腔鏡。機(jī)械臂模擬人類的手臂，為外科醫(yī)生提供一系列模擬人體手腕的動(dòng)作，同時(shí)過濾人手本身的震顫。

 

機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)是集多項(xiàng)現(xiàn)代高科技手段于一體的綜合體，其用途廣泛，在臨床上外科上有大量的應(yīng)用。外科醫(yī)生可以遠(yuǎn)離手術(shù)臺(tái)操縱機(jī)器進(jìn)行手術(shù)，完全不同于傳統(tǒng)的手術(shù)概念，在世界微創(chuàng)外科領(lǐng)域是當(dāng)之無愧的革命性外科手術(shù)工具。

 

市場(chǎng)分析

                     

當(dāng)前，隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新科技的快速滲透，醫(yī)療健康正在與機(jī)器人全面融合，引領(lǐng)外科技術(shù)大變革。手術(shù)機(jī)器人行業(yè)迎來快速發(fā)展，賽道火熱，備受資本青睞。

 

根據(jù)Frost & Sullivan的統(tǒng)計(jì)，2020 年全球機(jī)器人手術(shù)市場(chǎng)規(guī)模為 61 億美元，預(yù)計(jì)從 2021 年到 2028 年將以 17.60% 的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，到 2028 年將達(dá)到 222.7 億美元（折合人民幣約為1414億元）。

 

我國(guó)手術(shù)機(jī)器人市場(chǎng)發(fā)展迅猛，根據(jù)Frost & Sullivan的統(tǒng)計(jì)，市場(chǎng)規(guī)模由2016年的人民幣853.6百萬元增至2020年的人民幣2,934.5百萬元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)36.2%，預(yù)計(jì)2030年中國(guó)手術(shù)機(jī)器人的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)至人民幣58,425.9百萬元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為34.9%。

 

手術(shù)機(jī)器人是將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域，顯然的，機(jī)器人手術(shù)是使用機(jī)器人系統(tǒng)完成的外科手術(shù)類型，機(jī)器人輔助手術(shù)的開發(fā)旨在克服現(xiàn)有的微創(chuàng)手術(shù)程序的局限性，并增強(qiáng)外科醫(yī)生進(jìn)行開放手術(shù)的能力。

 

手術(shù)機(jī)器人集成了醫(yī)學(xué)、材料學(xué)、自動(dòng)控制學(xué)、數(shù)字圖像處理學(xué)、生物力學(xué)、機(jī)器人學(xué)等諸多學(xué)科為一體的新型交叉科學(xué)。一般情況下，從臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用角度可將手術(shù)機(jī)器人主要分為腔鏡手術(shù)機(jī)器人、骨科手術(shù)機(jī)器人、泛血管手術(shù)機(jī)器人、 經(jīng)自然腔道手術(shù)機(jī)器人、經(jīng)皮穿刺手術(shù)機(jī)器人。

 

下面兩幅附圖分別給出了各主要細(xì)分手術(shù)機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景和市場(chǎng)規(guī)模情況，供各位讀者參考。

 

 

筆者認(rèn)為，隨著時(shí)間發(fā)展，對(duì)于國(guó)內(nèi)手術(shù)機(jī)器人市場(chǎng)而言，各大廠商會(huì)面臨如下5個(gè)方面的競(jìng)爭(zhēng)，分別為：

 

1.技術(shù)戰(zhàn)，入局者眾多，內(nèi)卷嚴(yán)重，而且在技術(shù)上目前國(guó)外先進(jìn)巨頭具有一定優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)廠家只有通過技術(shù)上“高人一等”才能“脫穎而出”。

 

2.臨床戰(zhàn)，目前手術(shù)機(jī)器人雖然種類繁多，但是依然是醫(yī)械法規(guī)強(qiáng)監(jiān)管的產(chǎn)業(yè)，且市場(chǎng)受眾面以大城市的大醫(yī)院為主體，在如此眾多的品牌上市過程中，臨床資源就顯得彌足珍貴。

 

3.融資戰(zhàn)，手術(shù)機(jī)器人是一個(gè)多學(xué)科高度集中的產(chǎn)品，研發(fā)周期長(zhǎng)，臨床要求高，各方面人力資源也緊張稀缺，必然需要高額的投入，這些都需要大量的資本投入，因此手術(shù)機(jī)器人的玩法從資本市場(chǎng)來講其實(shí)就是“誰的資本強(qiáng)誰成功率大”。

 

4.營(yíng)銷戰(zhàn)，隨著國(guó)內(nèi)、國(guó)外廠商的產(chǎn)品逐步上市，需要“賣出去”，也需要市場(chǎng)各群體的認(rèn)同，更需要占據(jù)市場(chǎng)率，因此在眾多同類型同適應(yīng)癥的手術(shù)機(jī)器人中“賣得好”才是各大廠商的終極目標(biāo)，才是“長(zhǎng)久之計(jì)”。

 

5.專利戰(zhàn)，專利對(duì)于手術(shù)機(jī)器人而言十分重要，當(dāng)然也是技術(shù)層面的演化，更是各大手術(shù)機(jī)器人廠商市場(chǎng)角力的重要武器，甚至是“終極核武”，規(guī)避設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)、占據(jù)市場(chǎng)率都需要專利的輔助，達(dá)芬奇在腔鏡機(jī)器人領(lǐng)域“叱咤風(fēng)云”恰恰是得益于專利。

 

美敦力Hugo 初探

 

2019年9月，美敦力發(fā)布首臺(tái)HUGO RAS手術(shù)機(jī)器人，正式加入軟組織手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)，被認(rèn)為是達(dá)芬奇“最危險(xiǎn)”的競(jìng)爭(zhēng)者。

 

Hugo外科系統(tǒng)是一種機(jī)器人輔助手術(shù)設(shè)備，旨在泌尿外科、婦科和普外科腹腔鏡手術(shù)過程中幫助精確控制其手術(shù)器械。

 

Hugo RAS 系統(tǒng)一個(gè)模塊化的多象限平臺(tái)，專為廣泛的軟組織手術(shù)而設(shè)計(jì)。美敦力推出的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)使用模塊化的解決方案，重點(diǎn)克服手術(shù)機(jī)器人成本和應(yīng)用的障礙。Hugo RAS系統(tǒng)包括手術(shù)塔、控制臺(tái)、手術(shù)手臂和機(jī)械手推車。

 

2021年10月11日，美敦力宣布其Hugo機(jī)器人輔助手術(shù)(RAS)系統(tǒng)已獲得歐盟CE認(rèn)證，這是美敦力在軟組織手術(shù)機(jī)器人市場(chǎng)上的又一里程碑式進(jìn)展。

 

專利分析

 

筆者針對(duì)美敦力Hugo機(jī)器人所涉及的專利情況，進(jìn)行了檢索，其結(jié)果進(jìn)行如下展示：

 

技術(shù)概覽

 

Hugo RAS主要有以下多個(gè)特點(diǎn)：

 

Hugo RAS是一個(gè)模塊化系統(tǒng)，也就是說它有多個(gè)獨(dú)立組件可以適應(yīng)特定患者或醫(yī)院病床的需求，并且可以隨著技術(shù)的發(fā)展而升級(jí)。Hugo RAS配有四個(gè)裝在推車上的手術(shù)臂，這具有極大的靈活性。比如說，醫(yī)生可以在使用手臂完成手術(shù)后，將其推開，然后仍然使用同一個(gè)手術(shù)臺(tái)開始腹腔鏡手術(shù)。手術(shù)后，醫(yī)院工作人員可以將系統(tǒng)松解，然后將其滾動(dòng)到另一個(gè)經(jīng)過消毒并準(zhǔn)備好的手術(shù)室中，以便醫(yī)生可以在休息后迅速開始新的手術(shù)。

 

美敦力將Karl Storz的三維視覺系統(tǒng)和可視化組件整合到了Hugo RAS中。Hugo RAS的手術(shù)塔裝有Storz可視化系統(tǒng)，隨附的內(nèi)窺鏡也是標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度，這意味著它可以從機(jī)器人系統(tǒng)上取下，并在腹腔鏡手術(shù)過程中用作手持設(shè)備。手術(shù)塔還裝有美敦力的FT10發(fā)生器，該發(fā)生器專門設(shè)計(jì)用于為機(jī)器人手術(shù)中發(fā)射能量的設(shè)備提供動(dòng)力，還可以為腹腔鏡和開放式手術(shù)設(shè)備提供動(dòng)力。具有通用性的特征。

 

美敦力針對(duì)Hugo RAS手術(shù)機(jī)器人開發(fā)了一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)會(huì)隨著技術(shù)的發(fā)展及時(shí)進(jìn)行升級(jí)，而無需醫(yī)院更換整個(gè)系統(tǒng)。對(duì)于集成到控制臺(tái)中的可視化技術(shù)而言，這尤其重要。Hugo外科手術(shù)控制臺(tái)的設(shè)計(jì)具有帶腳踏板的開放式結(jié)構(gòu)，因此醫(yī)生在手術(shù)過程中仍可與患者人員互動(dòng)。

 

專利概覽

 

筆者對(duì)Hugo手術(shù)機(jī)器人和配套器械的相關(guān)專利根據(jù)類別分別進(jìn)行了整理和剖析，這里筆者從眾多專利中選擇了若干進(jìn)行了解析，相關(guān)相關(guān)結(jié)果如下：Hugo手術(shù)機(jī)器人的完整專利清單和報(bào)告筆者也匯總完成，如若獲取完整專利清單和報(bào)告可以與筆者取得聯(lián)系，共同交流學(xué)習(xí)：

 

1

 

公開/公告號(hào)	US10779897B2	申請(qǐng)日	2016-06-20
發(fā)明名稱	Robotic surgical assemblies
解決的技術(shù)問題	The cables in the surgical instruments were prone to stretch during use. The stretching could cause end effector movement to lag that of the input device based on the amount of stretch. As a result, the surgical instrument and end effector may appear to move in a less correlated manner, which would limit the responsive performance of the robotic system.
技術(shù)方案	A surgical instrument for use with and for selective connection to an instrument drive unit includes an end effector, an instrument drive connector including a plurality of drive assemblies, and a plurality of drive members in mechanical cooperation with the instrument drive connector and the end effector. Each drive assembly of the plurality of drive assemblies includes a drive screw including an elongated threaded body and a drive nut threadedly engaged with the elongated threaded body of the drive screw such that rotation of the drive screw results in longitudinal movement of the drive nut. Each drive member of the plurality of drive members includes a proximal end portion secured to a respective drive nut of one of the plurality of drive assemblies such that longitudinal translation of the respective drive nut causes longitudinal translation of the drive member to drive a function of the end effector.
相關(guān)附圖

 

2

 

公開/公告號(hào)	US9937626B2	申請(qǐng)日	2014-10-20
發(fā)明名稱	Wrist and jaw assemblies for robotic surgical systems
解決的技術(shù)問題	There is a need for surgical tools having small cross-sectional areas that are able to provide high forces between end effector jaws, including customizable forces that vary depending on the position of the jaws in relation to each other.
技術(shù)方案	An end effector for use and connection to a robot arm of a robotic surgical system, wherein the end effector is controlled and/or articulated by at least one cable extending from a respective motor of a control device of the robot surgical system, is provided. The end effector includes a wrist assembly, and a jaw assembly. The jaw assembly includes a cam pulley rotatably supported on at least one support plate of the jaw assembly, wherein the cam pulley is operatively connected to a proximal end of each of the jaws of the jaw assembly such that rotation of the cam pulley results in one of an opening and closing of the jaw assembly.
相關(guān)附圖

 

結(jié)  語

 

誠(chéng)如領(lǐng)域內(nèi)人士共同認(rèn)識(shí)的那樣，手術(shù)機(jī)器人逐漸贏得市場(chǎng)追捧，站上了智能精細(xì)化發(fā)展、醫(yī)保政策利好的快車道，全球以及國(guó)內(nèi)各大手術(shù)機(jī)器人廠商也必會(huì)將達(dá)芬奇、美敦力機(jī)器人作為重要的標(biāo)桿和對(duì)照，聯(lián)動(dòng)產(chǎn)學(xué)研醫(yī)生多方力量，不斷創(chuàng)新，推動(dòng)中國(guó)手術(shù)機(jī)器人行業(yè)更智能化、精準(zhǔn)化、微創(chuàng)化的發(fā)展，相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題也必將會(huì)成為各大手術(shù)機(jī)器人廠商的研究重點(diǎn)課題，后續(xù)相關(guān)產(chǎn)品的的研發(fā)和專利事務(wù)值得持續(xù)關(guān)注。

 

需要特別說明的是，對(duì)于手術(shù)機(jī)器人，筆者對(duì)國(guó)內(nèi)外各大廠家均進(jìn)行了詳細(xì)研讀和分析，形成了卓有成效的工作成果，感興趣的讀者可與筆者取得聯(lián)系，共同交流學(xué)習(xí)。