“妙手”機(jī)器人具有小型化和集成化的特點(diǎn),布局優(yōu)化,結(jié)構(gòu)精巧,已突破了微創(chuàng)手術(shù)機(jī)械多自由度絲傳動(dòng)解耦設(shè)計(jì)、從操作手的可重構(gòu)布局原理與實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)異體同構(gòu)控制模型構(gòu)建等三大關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,解決了機(jī)器人成套技術(shù)難題。目前,該機(jī)器人系統(tǒng)已申請(qǐng)了60多項(xiàng)發(fā)明專利,其中40多項(xiàng)已經(jīng)授權(quán)。
近日,青島大學(xué)附屬醫(yī)院泌尿外科主任牛海濤教授穩(wěn)坐在控制臺(tái)上,通過(guò)雙手操作主控制器,用腳踏板控制器械和一個(gè)三維高清內(nèi)窺鏡,通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制近3000公里外的貴州省安順市西秀區(qū)人民醫(yī)院手術(shù)室里的“妙手”操作端,為患者進(jìn)行機(jī)器人輔助腹腔鏡膀胱根治性切除術(shù)。
作為主刀醫(yī)生,牛海濤所面臨的挑戰(zhàn)是:他依靠的這臺(tái)“妙手”手術(shù)機(jī)器人能否同步、精準(zhǔn)地“復(fù)制、粘貼”他的動(dòng)作,最終一步步完成對(duì)病灶的精準(zhǔn)切除,并確保術(shù)中患者無(wú)明顯出血及周圍臟器損傷等并發(fā)癥。
最終,手術(shù)獲得成功。而之所以能取得這樣的成功,除了主刀醫(yī)生醫(yī)術(shù)高超外,手術(shù)機(jī)器人的精準(zhǔn)得力也是不可或缺的因素。記者了解到,在國(guó)家藥品監(jiān)督管理局的授權(quán)下,這樣的“主刀醫(yī)生+國(guó)產(chǎn)機(jī)器人”組合手術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)實(shí)施了168例。
操作更精準(zhǔn),讓醫(yī)生坐著即可完成手術(shù)
這臺(tái)名為“妙手”的機(jī)器人全稱為新一代國(guó)產(chǎn)原研手術(shù)機(jī)器人。
這是一臺(tái)什么樣的手術(shù)機(jī)器人呢?
9月下旬,科技日?qǐng)?bào)記者驅(qū)車600公里前往地處山東省威海臨港經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)的山東威高手術(shù)機(jī)器人有限公司(以下簡(jiǎn)稱威高機(jī)器人),在這里找到了答案。
在威高機(jī)器人的廠房里,嶄新的手術(shù)機(jī)器人排成一列,延伸出去,目測(cè)數(shù)量有四五十臺(tái)。威高機(jī)器人負(fù)責(zé)人王炳強(qiáng)告訴科技日?qǐng)?bào)記者:“這套系統(tǒng)我們已經(jīng)申請(qǐng)了60多項(xiàng)發(fā)明專利,其中,40多項(xiàng)已經(jīng)授權(quán)。”
記者了解到,這60多項(xiàng)發(fā)明專利背后,是該機(jī)器人在安全性技術(shù)、產(chǎn)品化樣機(jī)系統(tǒng)集成技術(shù)、三維立體顯示技術(shù)等方面沖破重重阻礙,取得的一系列重大技術(shù)突破。
比起人手操作以及傳統(tǒng)腔鏡微創(chuàng)手術(shù)方式,手術(shù)機(jī)器人讓手術(shù)操作更為精細(xì)、準(zhǔn)確。與威高機(jī)器人進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作的天津大學(xué)王樹新教授在接受媒體采訪時(shí)曾表示,“妙手”機(jī)器人的機(jī)械手臂可以360度自由旋轉(zhuǎn)、擺動(dòng),向各個(gè)方位旋轉(zhuǎn)扭動(dòng)毫無(wú)壓力,能夠?yàn)V除操作醫(yī)生的手部抖動(dòng),還可以靈巧地縫合打結(jié)。
同時(shí),該系統(tǒng)上的“立體圖像顯示窗口”可利用探視鏡頭將手術(shù)視野放大數(shù)倍。醫(yī)生通過(guò)這個(gè)窗口,看到的是三維立體的高清圖像,視野更加清晰,手術(shù)質(zhì)量得到明顯提升。此外,借助“妙手”,醫(yī)生坐著即可完成手術(shù),更便于實(shí)施長(zhǎng)時(shí)間的復(fù)雜手術(shù)。
“手術(shù)機(jī)器人的發(fā)展并不是替代醫(yī)生,而是延伸醫(yī)生的手術(shù)能力。”王樹新教授表示,“像腹腔鏡這種微創(chuàng)手術(shù),人眼看到的屏幕是平面的且圖像放大倍數(shù)不大,但是如果用手術(shù)機(jī)器人這一套系統(tǒng),圖像能放大到10倍以上,并且機(jī)器人的機(jī)械手臂可以進(jìn)到腹腔內(nèi),在屏幕上可以看到更大、更立體直觀的影像。”
打破國(guó)外壟斷,解決成套技術(shù)難題
公開(kāi)資料顯示:2014年4月4日,中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展國(guó)產(chǎn)手術(shù)機(jī)器人胃穿孔修補(bǔ)術(shù)及闌尾切除術(shù)。
手術(shù)機(jī)器人集多項(xiàng)現(xiàn)代高科技手段于一體。在世界微創(chuàng)外科領(lǐng)域,它是當(dāng)之無(wú)愧的革命性外科手術(shù)工具。借助它,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),這顛覆了傳統(tǒng)的手術(shù)概念。
外科手術(shù),經(jīng)歷了由傳統(tǒng)開(kāi)放手術(shù)到腹腔鏡手術(shù)的變革,而如今的手術(shù)機(jī)器人是其“第三次革命”。但手術(shù)機(jī)器人市場(chǎng)需求龐大、門檻超高,目前,全球范圍內(nèi)唯一成熟的產(chǎn)品來(lái)自美國(guó),以斯坦福研究院研發(fā)的機(jī)器人外科手術(shù)技術(shù)為基礎(chǔ)的達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),從上世紀(jì)90年代至今,美國(guó)共生產(chǎn)了5000多臺(tái)達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人,其中,我國(guó)引進(jìn)了200多臺(tái),用于承擔(dān)普通外科、泌尿外科、心外科、胸外科、婦科等多領(lǐng)域高難度手術(shù)。
如此好產(chǎn)品,為何不多加引進(jìn)?業(yè)內(nèi)人士告訴記者,達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人非常“燒錢”,進(jìn)口價(jià)格高達(dá)2000萬(wàn)元以上,并且后期耗材還需要從美國(guó)進(jìn)口,價(jià)格也非常高昂。
如今,國(guó)產(chǎn)的“妙手”機(jī)器人改變了這一切。
據(jù)王炳強(qiáng)介紹,由天津大學(xué)與威高機(jī)器人合作的“妙手”機(jī)器人是一種全新型、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的腔鏡輔助手術(shù)機(jī)器人。其主要硬件、軟件、材料和系統(tǒng)設(shè)計(jì)等均為我國(guó)自主研制。與國(guó)外進(jìn)口手術(shù)機(jī)器人相較,“妙手”具有小型化和集成化的特點(diǎn),布局優(yōu)化,結(jié)構(gòu)精巧,已突破了微創(chuàng)手術(shù)機(jī)械多自由度絲傳動(dòng)解耦設(shè)計(jì)、從操作手的可重構(gòu)布局原理與實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)異體同構(gòu)控制模型構(gòu)建等三大關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,解決了機(jī)器人成套技術(shù)難題。
更難能可貴的是,它的應(yīng)用打破了國(guó)外手術(shù)機(jī)器人技術(shù)在全球的壟斷局面,并大大降低了國(guó)內(nèi)患者的醫(yī)療費(fèi)用。
克服落地障礙,“妙手”即將走向市場(chǎng)
“從鏡片的膜制造,到組裝以及最后成像的軟件,我們突破了微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)集成技術(shù),打破了國(guó)外機(jī)器人系統(tǒng)在這個(gè)領(lǐng)域的絕對(duì)壟斷地位。擁有完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中國(guó)微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人,實(shí)現(xiàn)了高端醫(yī)療裝備的自主創(chuàng)新。”王樹新表示。
很多人還記得去年央視播出的《挑戰(zhàn)不可能》節(jié)目中,上述國(guó)產(chǎn)機(jī)器人與在700公里之外的主刀醫(yī)生配合挑戰(zhàn)遠(yuǎn)程縫合雞蛋膜。
生雞蛋殼內(nèi)膜約0.07毫米厚,又薄又脆,這款國(guó)產(chǎn)機(jī)器人居然能夠在上面“飛針走線”,縫合完成后還保證了雞蛋液不流出,可見(jiàn)其功力。
據(jù)了解,國(guó)內(nèi)醫(yī)療機(jī)器人起步較晚,還處于發(fā)展初期,即技術(shù)與資本的投入階段。但鑒于各種醫(yī)療機(jī)器人會(huì)成為未來(lái)外科手術(shù)的主流,吸引了不少入局者。各個(gè)團(tuán)隊(duì)的產(chǎn)品各有特色、互有競(jìng)爭(zhēng)。
“醫(yī)療機(jī)器人領(lǐng)域的特點(diǎn)是高門檻、高壁壘,尤其是手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域,屬于涉及多項(xiàng)高精尖技術(shù)的綜合領(lǐng)域。”高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所所長(zhǎng)盧彰緣曾公開(kāi)指出醫(yī)療機(jī)器人落地面臨的困難,“一方面國(guó)內(nèi)更多的醫(yī)療機(jī)器人技術(shù)來(lái)自于高校和科研院所,從技術(shù)到產(chǎn)品,再到成熟化落地應(yīng)用需要較長(zhǎng)的周期做驗(yàn)證、迭代與完善,同時(shí)還需要多項(xiàng)行業(yè)認(rèn)證,才能實(shí)現(xiàn)落地應(yīng)用的第一步;另一方面,公眾(或者醫(yī)院)對(duì)醫(yī)療機(jī)器人的認(rèn)知還不夠,國(guó)內(nèi)醫(yī)療體系還未大范圍將醫(yī)療機(jī)器人納入醫(yī)保范疇,這也在一定程度上影響了醫(yī)療機(jī)器人的商業(yè)化落地進(jìn)程。”
記者了解到,克服了種種落地障礙,今年年底,“妙手”機(jī)器人將走向市場(chǎng)。
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