【儀表網(wǎng) 儀表下游】導(dǎo)讀：近幾年，醫(yī)療市場對于手術(shù)機器人的需求持續(xù)增長，國內(nèi)外多家企業(yè)紛紛布局手術(shù)機器人市場。在資本的推動下，手術(shù)機器人在技術(shù)上不斷取得新的進展，胸腔和腹腔鏡手術(shù)機器人技術(shù)逐步成熟。
 

　　腔鏡手術(shù)機器人被譽為“醫(yī)療器械領(lǐng)域的航空母艦”，是目前手術(shù)機器人領(lǐng)域系統(tǒng)極為復(fù)雜、技術(shù)難度極大、臨床與商用價值極高的研發(fā)方向之一。尤其是在腹腔手術(shù)中，由于目標組織的進入和可見度有限，加上呼吸運動造成的偽影干擾，手術(shù)難度極大。
 

　　近日，來自約翰·霍普金斯大學(xué)的一個研究團隊設(shè)計出一款智能組織自主機器人 STAR，該機器人在沒有人類指導(dǎo)的情況下，成功完成對一頭豬的軟組織腹腔鏡手術(shù)。該研究實現(xiàn)了使用智能組織自主機器人(STAR)執(zhí)行機器人腹腔鏡小腸吻合術(shù)所需的增強自主性，并且能夠在腹腔鏡下實施增強的全吻合自主操作，標志著機器人技術(shù)向人類全自動手術(shù)邁出的重要一步。
 

　　外科手術(shù)機器人的發(fā)展已有多年，但多以輔助型手術(shù)系統(tǒng)為主，由外科醫(yī)生控制機器人輔助進行手術(shù)，系統(tǒng)雖具有極高的精準性，但在實現(xiàn)自主手術(shù)上仍面臨相當大的挑戰(zhàn)。
 

　　自主軟組織手術(shù)要求手術(shù)機器人具備準確可靠的成像系統(tǒng)，從而檢測和跟蹤目標組織，還需考慮軟組織變形給手術(shù)帶來的復(fù)雜度增加等因素，對機器人系統(tǒng)要求較高。腹腔鏡手術(shù)就是一個典型的應(yīng)用場景，由于目標組織的進入和可見度有限，加上呼吸運動造成的偽影干擾，導(dǎo)致手術(shù)難度極大。
 

　　在外科手術(shù)中，吻合術(shù)恰好是考察自主機器人手術(shù)系統(tǒng)進行軟組織手術(shù)的一個合適場景。該手術(shù)的目的是將軟組織的兩個斷端接起來，恢復(fù)連續(xù)的生理結(jié)構(gòu)，如胃腸道吻合術(shù)、輸卵管吻合術(shù)、肌腱吻合術(shù)等。在技術(shù)上，涉及腔結(jié)構(gòu)的近似和重建，對手術(shù)的可操作性和可重復(fù)性要求極高。
 

　　盡管現(xiàn)有的自主手術(shù)機器人已取得明顯進步，但多數(shù)系統(tǒng)在復(fù)雜任務(wù)中仍表現(xiàn)出較低的自主性，對醫(yī)生的依賴性較高。
 

　　軟組織手術(shù)對機器人來說尤其困難，因為它的不可預(yù)測性迫使它們能夠快速適應(yīng)以應(yīng)對意外的障礙。STAR 是一個新穎的控制系統(tǒng)，可以像外科醫(yī)生一樣實時調(diào)整手術(shù)計劃。STAR 的特別之處在于，它是首個在軟組織中自主規(guī)劃、調(diào)整和執(zhí)行手術(shù)計劃的機器人系統(tǒng)，且手術(shù)過程中人工干預(yù)最少。
 

　　盡管該研究取得了突破性的進步，但在手術(shù)技術(shù)和效果上還存在一定的局限性。如，機器人控制算法的成功實施取決于目標組織在某個工作區(qū)域的可達性等因素，STAR 機器人、手動腹腔鏡手術(shù)和遙控達芬奇手術(shù)的比較是在幻影組織上進行的，而體內(nèi)研究不可能使用基于達芬奇的測試臂。
 

　　研究人員表示，在未來的研究中，將集成和測試無標記組織跟蹤技術(shù)，將相機系統(tǒng)簡化為內(nèi)窺鏡，并增加觸覺傳感器，進一步提高系統(tǒng)的自主性，加快機器人完成手術(shù)的時間。
 

　　盡管在復(fù)雜和不可預(yù)測的手術(shù)場景中無法消除人工監(jiān)督的作用，但 STAR 系統(tǒng)可有效降低由于醫(yī)生在醫(yī)學(xué)經(jīng)驗和能力上的個體差異導(dǎo)致的手術(shù)風(fēng)險，并提高手術(shù)安全性和手術(shù)結(jié)果的一致性。
 

　　隨著醫(yī)學(xué)領(lǐng)域朝著更多的腹腔鏡手術(shù)方法發(fā)展，擁有一個為此類手術(shù)設(shè)計的自動化機器人系統(tǒng)顯得非常重要。機器人吻合術(shù)是確保每位患者都能以更高的準確性和精確度執(zhí)行需要高精度和可重復(fù)性的手術(shù)任務(wù)的一種方法，而與外科醫(yī)生的技能無關(guān)。我們假設(shè)這將導(dǎo)致患者護理的民主化手術(shù)方法具有更高的可預(yù)測和一致性。
 

　　手術(shù)機器人市場火熱的背后
 

　　近4、5年來，手術(shù)機器人市場日趨火熱，資本、巨頭紛紛入局，原因何在？手術(shù)機器人的價值在哪里？
 

　　緩解醫(yī)療服務(wù)供需不平衡
 

　　目前，全球老齡化問題嚴重，醫(yī)療服務(wù)供需不平衡問題日趨嚴峻。就中國而言，2020年60歲以上人口已經(jīng)達到18.7%。預(yù)計到2030年，將達到4.05億。伴隨著全球人口老齡化的加快，多種大病病發(fā)率上升，或?qū)?dǎo)致入院進行手術(shù)醫(yī)療的人次進一步增加。醫(yī)療服務(wù)需求快速增長，但醫(yī)療供給能力短期內(nèi)難以實現(xiàn)巨大提升，而手術(shù)機器人的應(yīng)用有助于緩解乃至解決醫(yī)療服務(wù)供需不平衡，全面提高醫(yī)療供給的效率。 根據(jù)應(yīng)用場景，醫(yī)療機器人可分為手術(shù)機器人、康復(fù)機器人、服務(wù)機器人、輔助機器人4類。而手術(shù)機器人是最主要的類別，占醫(yī)療機器人的37%左右。 手術(shù)機器人通常可分為床旁機械臂系統(tǒng)、外科醫(yī)生控制臺和可視化系統(tǒng)，醫(yī)生可觀察內(nèi)窺鏡的圖像，通過控制臺來操作手術(shù)機器人的機械臂，相比傳統(tǒng)手術(shù)，機器人能精準復(fù)現(xiàn)醫(yī)生手術(shù)操作，很大程度上彌補了外科手術(shù)人在體力上的短板，針對介入、骨科等對于影像學(xué)要求較高的手術(shù)而言，不僅減少了醫(yī)生操作風(fēng)險，還提升了精度。 總體來講外科手術(shù)機器人不僅可以緩解醫(yī)療服務(wù)供需不平衡，還可改善傳統(tǒng)外科手術(shù)中精度差、手術(shù)時間過長、醫(yī)生疲勞和缺乏三維精度視野等問題，同時為遠程醫(yī)療提供技術(shù)基礎(chǔ)。
 

　　政策支持，納入醫(yī)保
 

　　近年來，國家鼓勵醫(yī)療機器人發(fā)展，有關(guān)政策利好頻出。2019年11月，15部門印發(fā)《關(guān)于推動先進制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)深度融合發(fā)展的實施意見》提到，重點發(fā)展手術(shù)機器人、醫(yī)學(xué)影像、遠程診療等高端醫(yī)療設(shè)備，這一實施意見的發(fā)布，簡化了手術(shù)機器人購置審批流程，放寬了采購限額，從醫(yī)院端讓手術(shù)機器人得以快速的推廣使用。 今年2月，工信部發(fā)布的《醫(yī)療裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2025年)》征求意見稿中，手術(shù)機器人被列為重點發(fā)展領(lǐng)域。北京、上海醫(yī)保局先后將天智航“天璣”、直覺外科“達芬奇”等手術(shù)機器人納入醫(yī)保支付目錄可全額報銷。
 

　　資料來源：學(xué)術(shù)頭條、健康界