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科技日報:國産手術機器人“妙手”回春
發布時間:2021-10-09    

《科技日报》2021年10月8日 08版

本报记者 王延斌摄

“妙手”機器人具有小型化和集成化的特點,布局優化,結構精巧,已突破了微創手術機械多自由度絲傳動解耦設計、從操作手的可重構布局原理與實現、系統異體同構控制模型構建等三大關鍵技術問題,解決了機器人成套技術難題。目前,該機器人系統已申請了60多項發明專利,其中40多項已經授權。

近日,青島大學附屬醫院泌尿外科主任牛海濤教授穩坐在控制台上,通過雙手操作主控制器,用腳踏板控制器械和一個三維高清內窺鏡,通過5G網絡遠程控制近3000公裏外的貴州省安順市西秀區人民醫院手術室裏的“妙手”操作端,爲患者進行機器人輔助腹腔鏡膀胱根治性切除術。

作爲主刀醫生,牛海濤所面臨的挑戰是:他依靠的這台“妙手”手術機器人能否同步、精准地“複制、粘貼”他的動作,最終一步步完成對病竈的精准切除,並確保術中患者無明顯出血及周圍髒器損傷等並發症。

最終,手術獲得成功。而之所以能取得這樣的成功,除了主刀醫生醫術高超外,手術機器人的精准得力也是不可或缺的因素。記者了解到,在國家藥品監督管理局的授權下,這樣的“主刀醫生+國産機器人”組合手術已經在國內實施了168例。

操作更精准,讓醫生坐著即可完成手術

這台名爲“妙手”的機器人全稱爲新一代國産原研手術機器人。

這是一台什麽樣的手術機器人呢?

9月下旬,科技日報記者驅車600公裏前往地處山東省威海臨港經濟技術開發區的山東威高手術機器人有限公司(以下簡稱威高機器人),在這裏找到了答案。

在威高機器人的廠房裏,嶄新的手術機器人排成一列,延伸出去,目測數量有四五十台。威高機器人負責人王炳強告訴科技日報記者:“這套系統我們已經申請了60多項發明專利,其中,40多項已經授權。”

記者了解到,這60多項發明專利背後,是該機器人在安全性技術、産品化樣機系統集成技術、三維立體顯示技術等方面沖破重重阻礙,取得的一系列重大技術突破。

比起人手操作以及傳統腔鏡微創手術方式,手術機器人讓手術操作更爲精細、准確。與威高機器人進行産學研合作的天津大學王樹新教授在接受媒體采訪時曾表示,“妙手”機器人的機械手臂可以360度自由旋轉、擺動,向各個方位旋轉扭動毫無壓力,能夠濾除操作醫生的手部抖動,還可以靈巧地縫合打結。

同時,該系統上的“立體圖像顯示窗口”可利用探視鏡頭將手術視野放大數倍。醫生通過這個窗口,看到的是三維立體的高清圖像,視野更加清晰,手術質量得到明顯提升。此外,借助“妙手”,醫生坐著即可完成手術,更便于實施長時間的複雜手術。

“手術機器人的發展並不是替代醫生,而是延伸醫生的手術能力。”王樹新教授表示,“像腹腔鏡這種微創手術,人眼看到的屏幕是平面的且圖像放大倍數不大,但是如果用手術機器人這一套系統,圖像能放大到10倍以上,並且機器人的機械手臂可以進到腹腔內,在屏幕上可以看到更大、更立體直觀的影像。”

打破國外壟斷,解決成套技術難題

公開資料顯示:2014年4月4日,中南大學湘雅三醫院在國內率先開展國産手術機器人胃穿孔修補術及闌尾切除術。

手術機器人集多項現代高科技手段于一體。在世界微創外科領域,它是當之無愧的革命性外科手術工具。借助它,外科醫生可以遠離手術台操縱機器進行手術,這顛覆了傳統的手術概念。

外科手術,經曆了由傳統開放手術到腹腔鏡手術的變革,而如今的手術機器人是其“第三次革命”。但手術機器人市場需求龐大、門檻超高,目前,全球範圍內唯一成熟的産品來自美國,以斯坦福研究院研發的機器人外科手術技術爲基礎的達芬奇手術機器人。

據不完全統計,從上世紀90年代至今,美國共生産了5000多台達芬奇手術機器人,其中,我國引進了200多台,用于承擔普通外科、泌尿外科、心外科、胸外科、婦科等多領域高難度手術。

如此好産品,爲何不多加引進?業內人士告訴記者,達芬奇手術機器人非常“燒錢”,進口價格高達2000萬元以上,並且後期耗材還需要從美國進口,價格也非常高昂。

如今,國産的“妙手”機器人改變了這一切。

據王炳強介紹,由天津大學與威高機器人合作的“妙手”機器人是一種全新型、具有自主知識産權的腔鏡輔助手術機器人。其主要硬件、軟件、材料和系統設計等均爲我國自主研制。與國外進口手術機器人相較,“妙手”具有小型化和集成化的特點,布局優化,結構精巧,已突破了微創手術機械多自由度絲傳動解耦設計、從操作手的可重構布局原理與實現、系統異體同構控制模型構建等三大關鍵技術問題,解決了機器人成套技術難題。

更難能可貴的是,它的應用打破了國外手術機器人技術在全球的壟斷局面,並大大降低了國內患者的醫療費用。

克服落地障礙,“妙手”即將走向市場

“從鏡片的膜制造,到組裝以及最後成像的軟件,我們突破了微創手術機器人系統集成技術,打破了國外機器人系統在這個領域的絕對壟斷地位。擁有完整自主知識産權的中國微創手術機器人,實現了高端醫療裝備的自主創新。”王樹新表示。

很多人還記得去年央視播出的《挑戰不可能》節目中,上述國産機器人與在700公裏之外的主刀醫生配合挑戰遠程縫合雞蛋膜。

生雞蛋殼內膜約0.07毫米厚,又薄又脆,這款國産機器人居然能夠在上面“飛針走線”,縫合完成後還保證了雞蛋液不流出,可見其功力。

據了解,國內醫療機器人起步較晚,還處于發展初期,即技術與資本的投入階段。但鑒于各種醫療機器人會成爲未來外科手術的主流,吸引了不少入局者。各個團隊的産品各有特色、互有競爭。

“醫療機器人領域的特點是高門檻、高壁壘,尤其是手術機器人領域,屬于涉及多項高精尖技術的綜合領域。”高工機器人産業研究所所長盧彰緣曾公開指出醫療機器人落地面臨的困難,“一方面國內更多的醫療機器人技術來自于高校和科研院所,從技術到産品,再到成熟化落地應用需要較長的周期做驗證、叠代與完善,同時還需要多項行業認證,才能實現落地應用的第一步;另一方面,公衆(或者醫院)對醫療機器人的認知還不夠,國內醫療體系還未大範圍將醫療機器人納入醫保範疇,這也在一定程度上影響了醫療機器人的商業化落地進程。”

記者了解到,克服了種種落地障礙,今年年底,“妙手”機器人將走向市場。

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(编辑 刘延俊 张佳丽)