前言
手術(shù)機器人是一種先進的醫(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(yīng)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(yù)計從 2021 年到 2028 年將以 17.60% 的復(fù)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(fù)合增長率達36.2%，預(yù)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(fù)合增長率為34.9%。
手術(shù)機器人是將機器人技術(shù)應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(shè)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。
趨勢與前景
在過去的幾年里，手術(shù)機器人技術(shù)在主流醫(yī)學領(lǐng)域中取得了令人矚目的進展。從新應(yīng)用到新技術(shù)，該領(lǐng)域展示了令人印象深刻的增長態(tài)勢。然而，這僅僅是一個開始，因為手術(shù)機器人仍然擁有巨大的增長空間。展望2024年，我們看到了幾個明顯的發(fā)展機遇：
市場條件與增長機遇
隨著科技的飛速發(fā)展，手術(shù)機器人已成為現(xiàn)代醫(yī)學領(lǐng)域一顆璀璨的明星。從近四十年前的第一次機器人輔助手術(shù)到如今，手術(shù)機器人不僅走過了漫長的道路，更在全球范圍內(nèi)催生了一個價值180億美元的龐大市場。預(yù)計到2032年，這一數(shù)字將飆升至830億美元，增長潛力令人矚目。
手術(shù)機器人的廣泛應(yīng)用，不僅為患者帶來了更為精準、微創(chuàng)的治療手段，更在手術(shù)效率、康復(fù)速度以及醫(yī)療成本方面為醫(yī)療機構(gòu)帶來了革命性的變革。以Intuitive Surgical的達芬奇系統(tǒng)為例，其已成功完成1200萬例手術(shù)，成為現(xiàn)代醫(yī)療科技的一大里程碑。
然而，這僅僅是冰山一角。隨著更多類型的手術(shù)機器人系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，其在各類手術(shù)中的優(yōu)勢也日益凸顯。對于患者而言，微創(chuàng)手術(shù)意味著更快的康復(fù)和更少的痛苦；對于醫(yī)生而言，手術(shù)機器人能夠提供前所未有的精確度和操作穩(wěn)定性，有效減輕身體負擔；對于醫(yī)院而言，手術(shù)機器人則能顯著縮短住院時間和減少再次入院率，從而降低醫(yī)療成本并提高市場競爭力。
在這一背景下，越來越多的醫(yī)療系統(tǒng)和醫(yī)生開始擴大手術(shù)機器人的應(yīng)用范圍。據(jù)Bain公司最近的一項研究顯示，美國有78%的外科醫(yī)生對手術(shù)機器人表現(xiàn)出濃厚的興趣。即便在手術(shù)機器人已經(jīng)普及的領(lǐng)域，如髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)，研究仍發(fā)現(xiàn)有大量手術(shù)尚未涉及機器人技術(shù)，這預(yù)示著巨大的市場潛力。
AI的融合與醫(yī)療新篇章
當我們回望2023年，幾乎沒有哪個詞匯或技術(shù)像人工智能（AI）那樣在各行各業(yè)中都引起如此廣泛的討論，醫(yī)療領(lǐng)域自然也不例外。AI在成像、診斷以及其他醫(yī)療應(yīng)用中的持續(xù)突破，不僅展示了其改善患者治療效果的巨大潛力，還顯著提高了醫(yī)療服務(wù)提供者的效率。
展望2024年，我們預(yù)期AI將穩(wěn)步集成到新的和現(xiàn)有的手術(shù)機器人平臺中。AI在成像技術(shù)中的有效性已經(jīng)得到驗證，這為改進手術(shù)機器人的導航能力、實時診斷甚至基本功能的自動化提供了廣闊的前景。隨著這些技術(shù)的進步，手術(shù)機器人將能夠在醫(yī)生的監(jiān)督下，更自主地執(zhí)行一些手術(shù)程序，從而提高手術(shù)的精確度和效率。
更長遠來看，我們可能會見證醫(yī)療領(lǐng)域出現(xiàn)類似于無人駕駛汽車的變革，即手術(shù)機器人平臺能夠在某些手術(shù)程序中完全自主操作。在最近的一篇美國外科醫(yī)師學會期刊文章中，Stephanie Worrell博士指出，AI甚至有一天可能會利用數(shù)千名醫(yī)生進行的手術(shù)視頻記錄，來復(fù)制并自主完成某項手術(shù)任務(wù)。
這樣的發(fā)展不僅將徹底改變手術(shù)室的運作方式，還將對醫(yī)療行業(yè)的未來產(chǎn)生深遠影響。通過集成AI，手術(shù)機器人將能夠處理更復(fù)雜的手術(shù)案例，同時減少醫(yī)生的工作負擔和患者的恢復(fù)時間。此外，隨著數(shù)據(jù)的不斷積累和算法的不斷優(yōu)化，這些機器人平臺的性能和準確性也將得到持續(xù)提升。
然而，與所有新技術(shù)一樣，AI在手術(shù)機器人領(lǐng)域的應(yīng)用也將面臨一系列挑戰(zhàn)和倫理問題。例如，如何確保AI算法的準確性和可靠性？如何平衡機器人的自主性與醫(yī)生的監(jiān)督責任？這些問題將需要醫(yī)療界、科技界以及監(jiān)管機構(gòu)共同合作，制定出相應(yīng)的標準和準則。
材料革新與軟機器人的崛起
隨著科技的日新月異，手術(shù)機器人領(lǐng)域正迎來一場由材料革新驅(qū)動的變革。過去一年里，軟機器人技術(shù)的顯著進步，為我們展示了機器人在人體內(nèi)安全操作的巨大潛力。
最近，來自愛爾蘭高威大學和麻省理工學院的一個國際團隊推出了一款植入式設(shè)備，該設(shè)備巧妙地將人工智能與軟機器人技術(shù)相結(jié)合，能夠通過改變形狀來克服纖維化，從而持續(xù)釋放藥物。這種方法在治療糖尿病等慢性疾病方面可能具有顯著優(yōu)勢。
展望2024年，我們預(yù)計這類應(yīng)用及其他相關(guān)領(lǐng)域?qū)⑷〉镁薮蟀l(fā)展。目前已有多個項目正在開發(fā)中，其中包括能夠智能進入手術(shù)部位的軟機械臂。這些創(chuàng)新不僅有望提高手術(shù)的精確度和效率，還可能為患者帶來更為舒適和安全的手術(shù)體驗。
軟機器人的崛起，得益于新型材料的開發(fā)和應(yīng)用。這些材料不僅具有更好的生物相容性和柔韌性，還能夠模擬人體組織的物理特性，從而減少手術(shù)過程中的創(chuàng)傷和并發(fā)癥。此外，隨著3D打印等先進制造技術(shù)的不斷發(fā)展，我們有望看到更為復(fù)雜和精細的軟機器人結(jié)構(gòu)被應(yīng)用于手術(shù)中。
當然，材料革新和軟機器人的發(fā)展也面臨著諸多挑戰(zhàn)。例如，如何確保這些新型材料在人體內(nèi)的長期穩(wěn)定性和安全性？如何設(shè)計和控制軟機器人以實現(xiàn)精確的手術(shù)操作？這些問題將需要科研人員、工程師和醫(yī)生共同努力，通過跨學科合作來尋求解決方案。
微型化的未來與納米機器人的潛力
隨著科技的飛速發(fā)展，手術(shù)機器人已經(jīng)從初期的龐大構(gòu)造逐漸走向微型化，為醫(yī)療領(lǐng)域帶來了新的變革。早期機器人平臺由于體積龐大，占用了大量物理空間并需要廣泛的支持系統(tǒng)，這自然限制了其在資源較為豐富的大型醫(yī)療系統(tǒng)中的應(yīng)用。然而，隨著技術(shù)的進步，我們對手術(shù)機器人的期望和需求也在不斷增長。
除了外部手術(shù)系統(tǒng)，納米機器人領(lǐng)域的發(fā)展更是引人矚目。納米機器人是一種能夠在人體內(nèi)部自由移動，執(zhí)行藥物輸送、肌腱修復(fù)或疾病監(jiān)測等任務(wù)的微型機器人。今年早些時候，韓國的一個研究團隊發(fā)表了一項研究，詳細介紹了他們?nèi)绾卫猛獠看盆F精確引導一個微型機器人穿過豬的血流，到達動脈阻塞部位，成功輸送造影劑并導航返回提取部位。
盡管納米機器人在人體內(nèi)的應(yīng)用影響尚不完全明確，但這一領(lǐng)域無疑令人興奮，并具有推動人類健康和患者治療效果取得巨大進步的潛力。納米機器人的微型化特點使其能夠到達傳統(tǒng)手術(shù)難以觸及的區(qū)域，以更高的精度和效率執(zhí)行任務(wù)。此外，隨著技術(shù)的進一步發(fā)展，我們有望看到納米機器人在實時成像、精確藥物輸送以及腫瘤治療等領(lǐng)域的更廣泛應(yīng)用。
當然，納米機器人的發(fā)展也面臨著諸多挑戰(zhàn)。如何確保其在人體內(nèi)的安全性、如何控制其精確移動以及如何有效地執(zhí)行任務(wù)等問題都需要科研人員深入研究和解決。此外，與所有新技術(shù)一樣，納米機器人的廣泛應(yīng)用還需要克服倫理、監(jiān)管和社會接受等方面的障礙。
遠程手術(shù)的新時代
近年來，隨著科技的飛速發(fā)展，遠程醫(yī)療逐漸成為主流。疫情更是加速了這一趨勢，使得人們更加依賴遠程醫(yī)療服務(wù)。如今，隨著技術(shù)的不斷成熟和新興發(fā)展，如元宇宙等領(lǐng)域的開拓，遠程手術(shù)的大門正逐漸敞開。
事實上，遠程培訓外科醫(yī)生已經(jīng)進行了多年，但新型的混合現(xiàn)實工具正在加速機器人輔助手術(shù)和更復(fù)雜手術(shù)程序的培訓。這些工具為醫(yī)生提供了更為真實、沉浸式的手術(shù)模擬環(huán)境，使他們能夠在沒有實際風險的情況下進行反復(fù)練習，從而提高手術(shù)技能和應(yīng)對復(fù)雜情況的能力。
隨著這些技術(shù)的不斷發(fā)展，我們有理由相信，未來的某一天，機器人將能夠在戰(zhàn)場上執(zhí)行拯救生命的手術(shù)，而操作這些機器人的外科醫(yī)生則安全地坐在數(shù)千英里之外的控制中心。這種遠程手術(shù)的概念不僅將徹底改變戰(zhàn)場醫(yī)療的現(xiàn)狀，還將為偏遠地區(qū)和醫(yī)療資源匱乏的地區(qū)提供更為及時、高效的醫(yī)療服務(wù)。
當然，要實現(xiàn)遠程手術(shù)，還需要克服諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。如何確保手術(shù)的精確性和實時性？如何保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性？這些問題都需要科研人員、工程師和醫(yī)生共同努力，通過跨學科合作來尋求解決方案。
此外，遠程手術(shù)還面臨著倫理、法律和監(jiān)管等方面的挑戰(zhàn)。如何確保患者的隱私權(quán)和知情權(quán)？如何制定和完善相關(guān)法律法規(guī)來規(guī)范遠程手術(shù)的行為？這些問題同樣需要我們深入思考和探討。
成功的策略與協(xié)作創(chuàng)新
隨著科技的飛速發(fā)展，2024年無疑將見證手術(shù)機器人領(lǐng)域的更多新進展和應(yīng)用。然而，成功的關(guān)鍵將在于通過患者和醫(yī)療系統(tǒng)的雙重視角來推動創(chuàng)新。
對于像新型機器人系統(tǒng)這樣的資本密集型投資而言，如果無法展示其既能改善患者治療效果，又能為醫(yī)療機構(gòu)帶來運營和經(jīng)濟效益的能力，那么這些投資最終可能會失敗。因此，第二代手術(shù)機器人必須為患者提供更高的臨床價值和更快的康復(fù)速度，同時為醫(yī)療系統(tǒng)及其工作人員帶來更高的效率和收入。
創(chuàng)新者還必須抵制為了制造機器人而制造機器人的沖動。對于那些無法顯著改善當前方法的時間、成本或效果的機器人平臺，市場是沒有需求的。因此，創(chuàng)新者需要深入了解患者的需求和醫(yī)療系統(tǒng)的挑戰(zhàn)，以確保他們開發(fā)的機器人能夠真正滿足市場的需求。
對于大型和小型機器人公司而言，與醫(yī)生緊密合作開發(fā)新系統(tǒng)將是關(guān)鍵。這種協(xié)作方法將使公司能夠超越現(xiàn)有技術(shù)，將昨日的科幻小說變?yōu)槊魅盏默F(xiàn)實。通過與醫(yī)生合作，機器人公司可以更好地了解臨床需求，開發(fā)出更符合實際應(yīng)用的手術(shù)機器人。同時，醫(yī)生也可以借助機器人公司的技術(shù)實力，將他們的臨床經(jīng)驗和知識轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新的手術(shù)機器人解決方案。
此外，為了確保手術(shù)機器人的廣泛應(yīng)用和接受，還需要加強相關(guān)培訓和教育工作。醫(yī)生、護士和醫(yī)療技術(shù)人員需要接受專業(yè)的培訓，以掌握手術(shù)機器人的操作技能和維護知識。同時，公眾也需要了解手術(shù)機器人的優(yōu)勢和潛在風險，以便做出更明智的決策。
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