精鋒醫(yī)療：單孔手術(shù)機(jī)器人新興技術(shù)存在彎道超車可能

2015年，達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人剝葡萄皮的視頻在YouTube上公布，一時技驚四座。而今，現(xiàn)有的手術(shù)機(jī)器人已經(jīng)可以做到在不破壞薄膜前提下剝鵪鶉蛋，縫合2毫米超細(xì)膠管后無液體滲漏，而這一次，背后技術(shù)力量來自國內(nèi)的器械企業(yè)深圳市精鋒醫(yī)療科技有限公司。

了解到，精鋒醫(yī)療研發(fā)的單孔手術(shù)機(jī)器人突破了達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人在中國的專利封鎖，并早在2018年5月就開展了國內(nèi)首例單孔手術(shù)機(jī)器人動物試驗，目前，精鋒醫(yī)療樣機(jī)已經(jīng)迭代到第三代，預(yù)計在兩年內(nèi)推向市場。

精鋒醫(yī)療單孔手術(shù)機(jī)器人縫合膠管視頻

在我國，發(fā)展醫(yī)用手術(shù)機(jī)器人被寫入了《中國制造2025》中。但直覺外科公司的達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人在全球壟斷了多孔手術(shù)機(jī)器人市場，累計裝機(jī)超過5000臺，且產(chǎn)品造價高昂。而單孔手術(shù)機(jī)器人比起目前面市的多孔手術(shù)機(jī)器人操作臂自由度更高，完成腹腔鏡手術(shù)時只需要醫(yī)生在人體上切開一個小孔，在這一還未被占領(lǐng)的細(xì)分領(lǐng)域，國產(chǎn)企業(yè)更存在新興技術(shù)的彎道超車的可能。

因此，國內(nèi)有多家機(jī)構(gòu)在進(jìn)行研發(fā)布局單孔機(jī)器人，而精鋒醫(yī)療可以說是國內(nèi)單孔機(jī)器人研發(fā)的主力軍。

單孔手術(shù)機(jī)器人臨床價值何在？精鋒醫(yī)療如何實現(xiàn)自主研發(fā)？

“刀尖上跳舞”的單孔手術(shù)機(jī)器人

近期大熱的紀(jì)錄片《手術(shù)兩百年》，揭示了外科手術(shù)的起源、發(fā)展，其中第三集《長驅(qū)直入》中介紹了開創(chuàng)腹腔鏡手先河，讓外科手術(shù)進(jìn)入微創(chuàng)時代的德國醫(yī)學(xué)天才庫爾特·席姆。

就在上世紀(jì)60年代，大開腹手術(shù)是解決腹部疾病的唯一方法，即便發(fā)現(xiàn)病人腹部有黃豆大小的病灶，也不得不大開腹進(jìn)行手術(shù)。

席姆利用腹腔鏡，通過病人腹部打上鑰匙孔大小的孔洞，利用前端的光源和鏡子，醫(yī)生可以清晰地觀察到病人的腹腔，找到病灶。席姆改造了腹腔鏡，讓腹腔鏡變成了具有剪切、抓取、灼燒功能的手術(shù)工具。

腹腔鏡手術(shù)避免了傳統(tǒng)的腹部大切口，只需要在病人腰部作三個1厘米的小切口，各插入一個叫做＂trocar＂的管道狀工作通道，以后一切操作均通過這三個管道進(jìn)行；再用特制的加長手術(shù)器械在電視監(jiān)視下完成與開放手術(shù)同樣的步驟，達(dá)到同樣的手術(shù)效果。

庫爾特·席姆的發(fā)明讓腹腔手術(shù)進(jìn)入微創(chuàng)時代，而多孔手術(shù)機(jī)器人的出現(xiàn)則是再次變革了微創(chuàng)外科手術(shù)。多孔手術(shù)機(jī)器人可以將醫(yī)生的術(shù)中操作視野變大放到了10－15倍，操作臂可以減少醫(yī)生的手部顫動，大大提高手術(shù)精準(zhǔn)度，也能減少醫(yī)生術(shù)中疲勞。

對于患者來說，多孔手術(shù)機(jī)器人手術(shù)創(chuàng)傷更小，減少術(shù)中組織創(chuàng)傷炎性反應(yīng)導(dǎo)致的術(shù)后粘連，術(shù)后預(yù)后更加良好。

單孔手術(shù)機(jī)器人可以說在多孔手術(shù)機(jī)器人基礎(chǔ)上百尺竿頭更進(jìn)一步——將多個切口變?yōu)閱蝹€切口，進(jìn)一步減少手術(shù)創(chuàng)傷和術(shù)中出血量，降低了病人感染幾率和恢復(fù)成本；體積相對較小，需要手術(shù)室空間較小。

單孔手術(shù)機(jī)器人可以避免多操作臂復(fù)雜的術(shù)前擺位，簡化手術(shù)流程，進(jìn)而減少病人麻醉時間。

王建辰表示：“在手術(shù)精準(zhǔn)度上，單孔手術(shù)機(jī)器人的操作臂能夠在更狹小的空間內(nèi)實現(xiàn)7個自由度靈活操作，使得手術(shù)操作更精準(zhǔn)。在安全性上，單孔手術(shù)機(jī)器人不會產(chǎn)生術(shù)中各機(jī)械臂的碰撞干涉，手術(shù)安全性更高。”

單孔手術(shù)機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)眾多技術(shù)突破，但是它也在研發(fā)技術(shù)上提出了更高的要求。

單孔操作對機(jī)械臂靈巧度、精度和力度的設(shè)計要求更高，傳統(tǒng)機(jī)械臂設(shè)計方法及控制方法已經(jīng)無法滿足單孔手術(shù)機(jī)器人的設(shè)計需求，只有從原理上創(chuàng)新，才可能取得研發(fā)突破并實現(xiàn)單孔機(jī)器人落地，這使得整體研發(fā)難度大大增加。

為了實現(xiàn)研發(fā)突破，精鋒醫(yī)療組建了一只具有機(jī)械、電子、人工智能、材料、醫(yī)學(xué)影像、工業(yè)設(shè)計等多個交叉學(xué)科的團(tuán)隊。目前，精鋒醫(yī)療申請微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人相關(guān)專利共140余項，其中90％以上為發(fā)明專利。

王建辰透露：“比起多孔手術(shù)機(jī)器人器械具備3個自由度，我們的單孔手術(shù)機(jī)器人器械擁有6－7個自由度的靈活性，如果要實現(xiàn)六維的移動，那么運動精準(zhǔn)度就非常重要。我們在全世界范圍內(nèi)獨創(chuàng)了一種基于鋼絲傳動的多自由度機(jī)械設(shè)計技術(shù)，叫做耦合的九軸聯(lián)動技術(shù)，實現(xiàn)了末端器械的精準(zhǔn)運動，其靈巧性和穩(wěn)定性已經(jīng)超過了人手極限，最終在微機(jī)械臂的性能上有了質(zhì)的提升，并完全滿足了臨床需求?！?/p>

除了在機(jī)械臂上的原創(chuàng)技術(shù)，精鋒醫(yī)療在手術(shù)機(jī)器人的控制臺、成像系統(tǒng)、核心算法上都進(jìn)行了自主研發(fā)，形成了完整自主知識產(chǎn)權(quán)。

王建辰表示：“比如在主控臺的設(shè)計上，我們采用了六維的傳感技術(shù)采集醫(yī)生的手部信息，可以使醫(yī)生的手部運動更加靈巧和舒適。在圖像技術(shù)上，我們已經(jīng)做到了從底層技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，從芯片的應(yīng)用開始獨立開發(fā)，在圖像系統(tǒng)上，我們也擁有自主知識產(chǎn)權(quán)?！?/p>

與醫(yī)生高度合作實現(xiàn)自主創(chuàng)新

如果說以往對于外科手術(shù)的革新依靠的天才醫(yī)生智慧的閃爍，而手術(shù)機(jī)器人則是通過醫(yī)生和工程師結(jié)合，結(jié)合多學(xué)科技術(shù)重新變革了外科手術(shù)。

精鋒醫(yī)療兩位創(chuàng)始人王建辰博士和高元倩博士早在天津大學(xué)讀碩士開始就專注于研究手術(shù)機(jī)器人研究并師從中國著名的機(jī)器人專家，中國腔鏡手術(shù)機(jī)器人研究的開拓者，天津大學(xué)副校長王樹新教授。

雖然精鋒醫(yī)療是一個行業(yè)新生兒，但是兩位創(chuàng)始人在此領(lǐng)域的研究經(jīng)驗已經(jīng)超過9年時間?！巴踅淌谝徊讲揭I(lǐng)我走在了手術(shù)機(jī)器人研究的國際前沿上，對我在科學(xué)研究能力的挖掘和提升上影響很大”王建辰表示。尚在天津大學(xué)讀博期間，兩人就分別公派留學(xué)麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)繼續(xù)博士深造，麻省理工學(xué)院也正是達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人的發(fā)源地。2017年回國后，旋即創(chuàng)辦了精鋒醫(yī)療。

談及為什么選擇創(chuàng)業(yè)，王建辰表示：“在MIT做聯(lián)培博士期間，我一直在苦苦追尋，并最終獨立完整的攻克了國際最前沿的單孔手術(shù)機(jī)器人開發(fā)技術(shù)。MIT導(dǎo)師Hunter教授對我在創(chuàng)業(yè)路上的指引起到了非常重要的作用，Hunter教授是MIT非常著名的教授，也是美國著名的發(fā)明家、企業(yè)家，他自己創(chuàng)立和聯(lián)合創(chuàng)立了總計25家創(chuàng)業(yè)公司，而且崇尚技術(shù)改變世界，技術(shù)應(yīng)該通過產(chǎn)品來影響社會，這個理念對我影響很大，也直接激勵我走上了創(chuàng)業(yè)的道路。同時，我們也非?？春谜麄€手術(shù)機(jī)器人發(fā)展的未來，中國的手術(shù)機(jī)器人市場甚至說全球市場現(xiàn)在其實還是一片大藍(lán)海，未來的市場要比現(xiàn)在大得多。我們相信手術(shù)機(jī)器人在未來會像工業(yè)機(jī)器人在工廠一樣普及到手術(shù)室中?！?/p>

光電技術(shù)為外科手術(shù)中新力量，但醫(yī)生依然是手術(shù)創(chuàng)新中的核心力量。為了產(chǎn)品設(shè)計上可以更貼近醫(yī)生臨床使用習(xí)慣、解決醫(yī)生手術(shù)問題，精鋒醫(yī)療在產(chǎn)品研發(fā)過程中一直保持和醫(yī)生的緊密合作。

王建辰介紹了精鋒醫(yī)療醫(yī)工結(jié)合的模式：“我們的臨床醫(yī)生顧問團(tuán)隊會來公司進(jìn)行指導(dǎo)。我們也會定期把我們的工程師派到手術(shù)室，讓他們親自去學(xué)習(xí)手術(shù)。這樣一來，他們才能真正理解醫(yī)生的需求和想法。我們目前也和一些頂尖三甲醫(yī)院展開了合作?！?/p>

在核心技術(shù)上，精鋒醫(yī)療堅持自主創(chuàng)新，但在產(chǎn)品設(shè)計上，王建辰坦言精鋒醫(yī)療會更多的關(guān)心用戶需求，“在核心技術(shù)上，我們必須走自主研發(fā)的道路，但是我們在產(chǎn)品的使用界面及操作習(xí)慣上會更貼近達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人的設(shè)計，這樣才讓醫(yī)生從一個平臺切換到另一個平臺的時候，沒有陌生感。”

現(xiàn)階段，王建辰表示，精鋒醫(yī)療要做的事情首要是沉下心，專注于真正做出好的產(chǎn)品。所以，精鋒醫(yī)療的主要任務(wù)是將研發(fā)成果產(chǎn)品化。

王建辰表達(dá)：“我記得任正非先生在一次采訪說過，創(chuàng)業(yè)公司不用談方法論，只要專心磨好豆腐總會有人買的。我們在現(xiàn)階段也只會專注于產(chǎn)品化，專心磨我們自己的‘豆腐’，讓產(chǎn)品獲得廣大臨床醫(yī)生認(rèn)可?！?/p>