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嘉峪檢測網(wǎng) 2022-06-16 14:23
前言導讀
手術(shù)機器人是一種先進的醫(yī)療設備，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)機器人是醫(yī)療機器人的一種細分領(lǐng)域。手術(shù)機器人，即外科醫(yī)生能夠通過遠程控制，并通過微小切口精密操作進入患者體內(nèi)的手術(shù)器械，從而輔助外科醫(yī)生進行微創(chuàng)手術(shù)的精密操作型機器人。
手術(shù)機器人被用于在高于人類能力的微創(chuàng)傷手術(shù)領(lǐng)域中實現(xiàn)高于人類能力的對手術(shù)器械的精準操控。手術(shù)機器人通常由手術(shù)控制臺、配備機械臂的手術(shù)車及視像系統(tǒng)組成。外科醫(yī)生坐在手術(shù)控制臺，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，并操控機械臂的移動，以及該機械臂附帶的手術(shù)器械及腔鏡。機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作，同時過濾人手本身的震顫。
機器人手術(shù)系統(tǒng)是集多項現(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用。外科醫(yī)生可以遠離手術(shù)臺操縱機器進行手術(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)域是當之無愧的革命性外科手術(shù)工具。
市場分析
當前，隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新科技的快速滲透，醫(yī)療健康正在與機器人全面融合，引領(lǐng)外科技術(shù)大變革。手術(shù)機器人行業(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，2020 年全球機器人手術(shù)市場規(guī)模為 61 億美元，預計從 2021 年到 2028 年將以 17.60% 的復合年增長率增長，到 2028 年將達到 222.7 億美元（折合人民幣約為1414億元）。
我國手術(shù)機器人市場發(fā)展迅猛，根據(jù)Frost & Sullivan的統(tǒng)計，市場規(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，年復合增長率達36.2%，預計2030年中國手術(shù)機器人的市場規(guī)模將達至人民幣58,425.9百萬元，年復合增長率為34.9%。
手術(shù)機器人是將機器人技術(shù)應用在醫(yī)療領(lǐng)域，顯然的，機器人手術(shù)是使用機器人系統(tǒng)完成的外科手術(shù)類型，機器人輔助手術(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，并增強外科醫(yī)生進行開放手術(shù)的能力。
手術(shù)機器人集成了醫(yī)學、材料學、自動控制學、數(shù)字圖像處理學、生物力學、機器人學等諸多學科為一體的新型交叉科學。一般情況下，從臨床醫(yī)學應用角度可將手術(shù)機器人主要分為腔鏡手術(shù)機器人、骨科手術(shù)機器人、泛血管手術(shù)機器人、 經(jīng)自然腔道手術(shù)機器人、經(jīng)皮穿刺手術(shù)機器人。
下面兩幅附圖分別給出了各主要細分手術(shù)機器人的應用場景和市場規(guī)模情況，供各位讀者參考。
筆者認為，隨著時間發(fā)展，對于國內(nèi)手術(shù)機器人市場而言，各大廠商會面臨如下5個方面的競爭，分別為：
1.技術(shù)戰(zhàn)，入局者眾多，內(nèi)卷嚴重，而且在技術(shù)上目前國外先進巨頭具有一定優(yōu)勢，國內(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)機器人雖然種類繁多，但是依然是醫(yī)械法規(guī)強監(jiān)管的產(chǎn)業(yè)，且市場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)機器人是一個多學科高度集中的產(chǎn)品，研發(fā)周期長，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)機器人的玩法從資本市場來講其實就是“誰的資本強誰成功率大”。
4.營銷戰(zhàn)，隨著國內(nèi)、國外廠商的產(chǎn)品逐步上市，需要“賣出去”，也需要市場各群體的認同，更需要占據(jù)市場率，因此在眾多同類型同適應癥的手術(shù)機器人中“賣得好”才是各大廠商的終極目標，才是“長久之計”。
5.專利戰(zhàn)，專利對于手術(shù)機器人而言十分重要，當然也是技術(shù)層面的演化，更是各大手術(shù)機器人廠商市場角力的重要武器，甚至是“終極核武”，規(guī)避設計風險、占據(jù)市場率都需要專利的輔助，達芬奇在腔鏡機器人領(lǐng)域“叱咤風云”恰恰是得益于專利。
MAZOR 概覽
MAZOR系列手術(shù)機器人共經(jīng)歷的三代進化，其中MAZOR X手術(shù)機器人為典型代表，其首次實現(xiàn)了脊柱手術(shù)的全程可視化操作，醫(yī)生可以借此看到此前無法觸及的細節(jié)。
術(shù)前基于解剖識別引擎的全局術(shù)前規(guī)劃功能，在術(shù)前輕松完成手術(shù)方案設計，讓術(shù)者對手術(shù)胸有成竹。術(shù)中借助MAZORX機械臂精準定位及零導絲高效置釘流程，讓原本復雜費力的手術(shù)過程變得游刃有余，舉重若輕。
借助MAZOR X全程可視化導航，讓術(shù)者擺脫輻射暴露的風險和繁瑣的透視操作，置釘結(jié)果一目了然，確保手術(shù)全程可視。
2018年9月，全球醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)導者美敦力宣布以16.4億美元收購以色列骨科機器人公司Mazor Robotics，從而加速向全球頂級脊柱手術(shù)機器人領(lǐng)域突進。
Mazor Robotics是一家以色列醫(yī)療設備公司，也是全球領(lǐng)先的脊柱外科機器人引導系統(tǒng)制造商。Mazor Robotics始于以色列理工學院Technion機械工程學院機器人實驗室的外科機器人研究，并于2001年，由Moshe Shoham教授和Eli Zehavi聯(lián)合創(chuàng)辦。
美敦力作為脊柱行業(yè)全球領(lǐng)導者，于2016年與Mazor Robotics達成戰(zhàn)略合作，并在2018年完成Medtronic對Mazor Robotics的收購。此后，MAZOR X系統(tǒng)上搭載美敦力領(lǐng)先的術(shù)中導航技術(shù)，實現(xiàn)全程可視化的機器人手術(shù)，可謂如虎添翼。
雙系統(tǒng)整合不但大幅提升了手術(shù)效率，同時真正使MAZOR覆蓋全程脊柱手術(shù)，改變了過去脊柱機器人僅能實現(xiàn)置釘前導絲置入步驟。除此之外，MAZOR X Stealth Edition建立了與各項美敦力在植入物、動力系統(tǒng)、術(shù)中影像、神經(jīng)監(jiān)護、AI、解決方案等先進技術(shù)的兼容與整合，升華成就了美敦力脊柱智能生態(tài)手術(shù)的核心，勢必領(lǐng)跑行業(yè)技術(shù)發(fā)展。
專利分析
筆者針對Mazor機器人所涉及的專利情況，進行了檢索，其結(jié)果進行如下展示：
技術(shù)脈絡
Mazor Robotics公司成立以來，Mazor機器人的發(fā)展已逾20年，已經(jīng)經(jīng)歷了三次技術(shù)更新迭代，分別如下：
第一代：為誕生于2004年的SpineAssist，第一代MAZOR脊柱機器人SpineAssit于2004年獲得CE&FDA認證，標志著機器人脊柱手術(shù)的開端。SpineAssist率先提出利用術(shù)前CT影像規(guī)劃的機器人脊柱手術(shù)流程。
即采用超前的解剖洞察引擎技術(shù)，利用術(shù)前CT影像進行手術(shù)規(guī)劃，并于術(shù)中通過跨模態(tài)影像融合技術(shù)將術(shù)前手術(shù)計劃與實際病人體位的骨性結(jié)構(gòu)匹配，以機械臂精準執(zhí)行手術(shù)。這項MAZOR核心科技顯著地提升了手術(shù)的預見性與精準性，并一直沿用在之后推出的MAZOR機器人上。
第二代：為誕生于2011年的Renaissance，進一步完善了術(shù)前智能手術(shù)規(guī)劃功能，全局化規(guī)劃脊柱手術(shù)各個關(guān)鍵步驟。在硬件上，Renaissance首次推出一體式患者隨動平臺技術(shù)，將機械臂與患者骨性結(jié)構(gòu)剛性連接，提升了操作與定位的雙重精確性。
在適應癥上，豐富的操作平臺選擇覆蓋全脊柱手術(shù)應用。截止2018年統(tǒng)計，第二代MAZOR 機器人共服務超過40.000臺脊柱手術(shù)，完成植入250,000枚以上脊柱螺釘。
第三代：為誕生于2017年的MAZOR X，其在術(shù)前智能手術(shù)規(guī)劃功能上實現(xiàn)全面突破，具體包括如下方面：置釘設計、置棒設計、皮膚切口設計、脊柱立線測量、M側(cè)彎分型、植入物選擇、截骨矯形、融合計劃、術(shù)前手術(shù)報告等，MAZOR X將以上各個步驟進行全局化手術(shù)方案設計。
同時在硬件上搭載第三代亞毫米級手術(shù)機械臂系統(tǒng)，真正實現(xiàn)脊柱手術(shù)的“所思即所見，所見即所得”。
專利概覽
下圖給出了Mazor手術(shù)機器人所涉及的部分專利的申請和授權(quán)情況。
下面兩幅圖給出了Mazor手術(shù)機器人專利布局情況，大致得到Mazor手術(shù)機器人的專利地域布局情況，其專利申請目標國主要聚集于美國、歐洲、中國等區(qū)域性中心國家或地區(qū)。
下圖給出了Mazor手術(shù)機器人的技術(shù)生命周期情況。
下圖給出了Mazor手術(shù)機器人相關(guān)專利發(fā)明人的情況，可以非常清晰的看出，Mazor手術(shù)機器人相關(guān)專利發(fā)明人主要圍繞創(chuàng)始人Moshe Shoham、Eli Zehavi兩位教授展開。
下圖給出了Mazor手術(shù)機器人相關(guān)專利的專利地圖情況，從該專利地圖可以很明了的得到Mazor手術(shù)機器人相關(guān)專利的技術(shù)分支情況。
重點專利
筆者對MAZOR手術(shù)機器人的相關(guān)專利根據(jù)類別分別進行了整理和剖析，這里筆者從眾多專利中選擇了若干進行了解析，相關(guān)相關(guān)結(jié)果如下：MAZOR手術(shù)機器人的完整專利清單和分析筆者也已開展完成，如感興趣可以與筆者取得聯(lián)系，共同交流學習：
1
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公開/公告號 |
US6837892B2 |
申請日 |
2001-07-24 |
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發(fā)明名稱 |
Miniature bone-mounted surgical robot |
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解決的技術(shù)問題 |
there is a need in the art for a device with high precision and accuracy that can assist the surgeon in aligning the working end of the surgical tool such that delicate procedures can be preformed percutaneously with minimal radiation exposure to both the patient and the surgical staff. |
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技術(shù)方案 |
A miniature surgical robot and a method for using it are disclosed. The miniature surgical robot attaches directly with the bone of a patient. Two-dimensional X-ray images of the robot on the bone are registered with three-dimensional images of the bone. This locates the robot precisely on the bone of the patient. The robot is then directed to pre-operative determined positions based on a pre-operative plan by the surgeon. The robot then moves to the requested surgical site and aligns a sleeve through which the surgeon can insert a surgical tool.
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相關(guān)附圖 |
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2
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公開/公告號 |
US8838205B2
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申請日 |
2003-06-17
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發(fā)明名稱 |
Robotic method for use with orthopedic inserts
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解決的技術(shù)問題 |
There therefore exists a need in the field of orthopaedic surgery, for a system which overcomes the disadvantages of prior art systems, and enables the automatic alignment of tools required for the procedure, with the bones or inserts involved in the procedure, such that the procedure becomes less dependent on the skill of the surgeon, with a concomitant increase in the success rate of the procedure.
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技術(shù)方案 |
A robot-guided system to assist orthopaedic surgeons in performing orthopaedic surgical procedures on pre-positioned inserts, including for the fixation of bone fractures, and especially for use in long bone distal intramedullary locking procedures. The system provides a mechanical guide for drilling the holes for distal screws in intramedullary nailing surgery. The drill guide is automatically positioned by the robot relative to the distal locking nail holes, using data derived from only a small number of X-ray fluoroscopic images. The system allows the performance of the locking procedure without trial and error, thus enabling the procedure to be successfully performed by less experienced surgeons, reduces exposure of patient and operating room personnel to radiation, shortens the intra-operative time, and thus reduces post-operative complications.
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相關(guān)附圖 |
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結(jié) 語
與傳統(tǒng)脊柱手術(shù)相比，MAZOR能夠輔助脊柱臨床醫(yī)生實現(xiàn)高質(zhì)高效的手術(shù)目標，相關(guān)技術(shù)可以造福那些要經(jīng)歷高難度、高風險背部手術(shù)的患者。該技術(shù)使得脊椎外科手術(shù)更安全、更精確。顯然的，我國也是受益于Mazor公司技術(shù)的國家之一。
誠如領(lǐng)域內(nèi)人士共同認識的那樣，骨科手術(shù)機器人逐漸贏得市場追捧，站上了智能精細化發(fā)展、醫(yī)保政策利好的快車道，國內(nèi)各大骨科機器人廠商也必會將MAZOR作為重要的標桿和對照，聯(lián)動產(chǎn)學研醫(yī)生多方力量，不斷創(chuàng)新，推動中國骨科行業(yè)更智能化、精準化、微創(chuàng)化的發(fā)展，相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)問題也必將會成為各大骨科機器人廠商的研究重點課題，后續(xù)相關(guān)產(chǎn)品的的研發(fā)和專利事務值得持續(xù)關(guān)注。
來源：醫(yī)械知識產(chǎn)權(quán)
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