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骨科手术机器人,为什么会是下一个爆点频出的赛道


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在手术机器人领域中,最为人所知、最负盛名的是主要用于腹腔镜手术的达芬奇手术机器人,但从细分市场来看的话,骨科其实是手术机器人最早进入的领域之一,也是目前手术机器人研究和产业化最重要的热点领域。

 

2021年前4个月,国内骨科手术机器人领域已经发生了至少5起融资事件,覆盖创伤、关节、脊柱等不同品类。作为一个医疗领域的新赛道,骨科手术机器人正快速改变传统骨科手术依靠手术医生的专业知识和经验的状况。

 

 

刀尖上的舞蹈

 

有人说,脊柱外科医生是“终日在悬崖峭壁上行走的人”。年轻骨科医生在上手术之前经常会非常紧张,因为骨科手术的复杂程度高,手术难度大。脊柱手术又是所有骨科手术当中风险最高的。

 

作为人体躯干的中轴骨骼、神经传导的枢纽和最大的运动器官,脊柱被称为人的“第二生命线”,是人的“支柱与栋梁”。脊柱支撑着人体的整个躯干,结构精细而复杂。

 

随着社会的不断发展和老龄化的加剧,脊柱领域的发病率越来越高,比如颈椎病、骨质疏松、腰椎间盘突出等等。《中国外科年鉴》显示,中国每年骨创伤病例高达2000万个,其中 79.35%需要进行手术治疗。然而现实情况十分严峻,目前人们普遍缺乏对脊柱健康重要性的认识,很多脊柱领域疾病发病呈年轻化趋势。以脊柱侧弯为例,在10到16岁年龄段的发病率高达2%~3%,女生占80%。

 

正因为此,中国的骨科治疗需求庞大而迫切。然而传统脊柱手术,要靠医生的临床经验和对解剖结构的空间认识,在脑海中重建概念,进行人工判断后实施手术。严重依赖于医生经验和术中扫描影像,存在手术精度低、风险高、创伤大、恢复慢等问题。培养一个成熟医生所耗费的时间也不容小觑。

 

“我们脊柱外科手术一怕神经,二怕血管,这两大组织一旦出现损伤往往会导致比较严重的后果。” 青岛大学附属医院脊柱外科主任马学晓形容自己长年从事的手术是“刀尖上的舞蹈”。

 

 

由徒手时代到智能时代

 

随着医学、材料学等上下游行业技术的进步,骨科技术不断向数字化、个性化、微创化、精确化和智能化发展,伴随而来的是手术机器人的应用也成为该领域的研究热点。目前骨科手术机器人已经逐步应用到了脊柱外(科)等手术中。

 

“如果当时我们真的就按照传统的经验给那位患者手术,那他现在已经下肢瘫痪了。”

 

当时,青岛大学附属医院的医生们按照常规的思路为一位腰椎手术患者作出了手术规划,然而,马学晓主任脑海中冒出了“尝鲜”的念头,决定将医院新引进的一台骨科手术机器人参与到患者的手术规划中来。

 

这一决定在无意中避免了一次医疗事故的发生。“幸亏机器人发现了患者的骨性结构与常人的神经走向是完全相反的,如果按照常规的手术方案,那么患者的神经就会被打断,导致瘫痪。”在骨科手术机器人的辅助下,马学晓团队为患者重新设计了手术方案,最终成功治愈了患者的病痛。

 

微创、减少侵入性操作、提高手术精准性已经成为当前手术领域的发展大趋势,机器人技术由于自身优势,在脊柱外科发挥着越来越重要的作用。

 

迄今,术前规划已经成为骨科手术的“前哨守卫”,目前最先进的脊柱手术机器人可以通过人工智能算法做到精确的脊柱分节段识别并模拟重现患者的生理特征与骨骼排列,让手术既精确又周全;尤其在脊柱外科手术中可以发挥很大作用,避免产生对周围神经、椎管内脊髓的损害,减少并发症的出现。

 

以椎弓根螺钉置入手术为例,有时候为了准确定位,甚至需要将椎弓根螺钉多次进出、反复选择,这样无疑就增加了脊髓神经损伤的风险,降低了螺钉把持力。但机器人可以在术前规划把手术入路、方向、钉子的深度都做好规划,手术前就在电脑上规划好进钉的位置,在手术中利用机器人系统“(脊柱)分节段单椎体识别”、“钉棒一体化”、“术中全程可视“等特性,做到“一步到位”,因此,比起传统手术,脊柱外科机器人手术更加安全。同时,目前机器人技术的透视检查时长、每颗螺钉置入时长和住院时长均比术中使用3D-CT导航更短,提升手术效率。

 

脊柱手术机器人由于其在操作速度、精准性以及可重复性等方面相较于人工操作有绝对优势,在临床上逐渐成为受关注的焦点,市场前景不断扩大。据Eshare医械汇测算,2019年脊柱市场销售规模约为88亿元,较2018年增长15.79%,脊柱市场保持高速增长。

 

另一方面,在公立医院改革增效大背景下,无论医院还是科室,也更有动力利用手术机器人开展更多高精尖手术。在手术机器人的帮助下,医院的手术效率、病房周转率会得到提升,医生的学习曲线和学习周期得以缩减,专业医资力量进一步强化,骨科医疗价值也将迈上更高的台阶。

 

2017年,国务院发布的《关于建立现代医院管理制度的指导意见》明确提出:“加快诊疗技术创新突破和应用,大力开展适宜技术推广普及。”公立医院改革中,医院从规模扩张向质量效益型转变已经成为必然趋势。这势必会推动医院大力开展新项目、新技术。利用手术机器人可以帮助开展难度更高,更复杂的手术,这无疑也能为学科建设提供源源不断的动力。

 

“在很多领域当中自动化都成为了主流,在外科技术领域完全也可以朝着这个方向努力,我们不能永远停留在徒手时代。”马学晓表示。

 

相信,当人类的智慧和机器的精准充分合璧,脊柱手术不必再于“刀尖起舞”,全面的术前规划将帮助术者“所思即所见”,精准的机械臂操作帮助术者实现“所见即所得”,而全程的可视化导航更能令术者“见所未见”。

 

 

▲从“纸上谈兵”到“胸有成竹”

 

 

▲从“雾里看花”到“一目了然”

 

 

▲从“力拔山兮”到“举重若轻”

上面的组图生动诠释了脊柱手术机器人是如何突破传统手术中“眼”、“手”、“脑”的局限,通过人工智能术前手术计划、机器人术中精准操作、导航手术可视化,做到“精准”“微创”“低辐射”,成为脊柱医生的“超级帮手”。

 

 

重新定义成功手术:智能骨科的新诠释

 

1992 年,一台名为Robodoc的手术机器人完成了一例髋关节置换手术,骨科机器人手术正式成为了可能。2004年,以色列的MAZOR第一代机器人SpineAssit革命性地定义了机器人脊柱手术流程。自此,脊柱外科机器人从实验室逐步走向临床实践。

 

一如 4G 改变了人们的生活方式,因此激发了人们对于 5G 时代的遐想和期待。骨科机器人成为推动骨科微创手术发展和普及的核心智能化装备后,开始激发人们对整个骨科行业创新发展的畅想。

 

过去,人们认为一场骨科手术的成功,即便创口大、恢复期长,但只要能治好病就行。而骨科手术机器人的出现,帮助医生们完成了从大刀阔斧到精密精准的过渡,再次重新定义“成功手术”的标准,让微创、安全成为医生们新的追求,在新技术时代阐释了什么是智能骨科“新概念”。

 

原来脊柱领域一些伤口很大的开放性手术,现在出血量甚至可以低于20毫升,恢复得快的患者第二天就能下床,第三天就能回家。一位76岁的患者,以前因为右小腿外侧神经压迫,走路都存在困难,经常摔跤。2017年用手术机器人进行了腰椎间盘突出的手术后,如今依然能打乒乓球。治疗方式改变给医生和患者都带来了巨大的改变。

 

传统的徒手操作依赖于术者的经验,对于青年医师来说,徒手操作需要较长的时间培养“手感”,尤其是对椎体和相关工具及植入物相对位置的判断,以及对手术步骤、椎体解剖结构的理解和掌握。而骨科手术机器人则可以减少新手与经验丰富者之间的差距,缩短培养周期。2019年发表于《Operative Neurosurgery》的一篇论文显示,对20例在机器人引导下接受腰椎椎弓根螺钉置入的退行性椎间盘疾病患者进行回顾性病例审查发现,新一代机器人辅助脊柱手术安全可行,具有可靠且精确的准确性以及最小的学习曲线。

 

骨科手术机器人和耗材的配合使用,也正在不断提高手术的精准性和患者的满意度,扩大手术适应证,使以前没有机会进行治疗的患者得到治疗。

 

今年4月 ,上海市医保部门将“手术机器人”等28个医疗新技术、新项目纳入了市医保支付范围,以切实减轻市民群众使用新技术、新项目的医疗费用负担。据统计,骨科手术机器人治疗目前已在15 个省市进入收费目录。随着临床应用的增加与支付渠道的日益畅通,从价值医疗的角度考虑,越来越多的骨科手术将可能见到手术机器人的身影。

 

政策上的不断利好以及旺盛的市场需求,也在吸引跨国巨头如直观复星、史赛克、美敦力等纷纷在中国骨科机器人赛道谋划布局。

 

以美敦力为例,该公司在2018年,以17亿美元收购收购以色列医学机器人公司Mazor Robotics,借此加速向脊柱手术机器人领域突进。2020年进博会,美敦力MAZOR X外科手术机器人首次公开亮相,随后于今年4月正式登陆中国市场,重塑了中国骨科机器人“术前规划”、“精准执行”及“全程可视”的行业标准。  

 

临床技术的进步也更加催生了行业政策的加速出台。工信部今年2月发布的《医疗装备产业发展规划(2021-2025年)》征求意见稿中,已经将手术机器人列为重点发展领域,指出在重点发展的治疗装备领域中,要推进手术机器人在重大疾病治疗中的规范应用。

 

未来,随着骨科机器人在中国市场应用普及,以及公众对骨科手术机器人的接受度逐步提升,这一未被填补的巨大潜在市场需求将造成行业上下游相关方之间合作遍地开花,引起群雄逐鹿的局面。机器人手术的普及,推进中高难度的手术在更多一线城市外的医院得以开展,惠及更多偏远地区的骨科医患。

 

此外,医院医疗技术和质量水平取决于重点专科建设程度,而手术机器人等智能医疗设备和智能辅助诊疗系统的应用,成为专科建设的又一“风口”,这将推动医疗服务能力和学科实力的提升,以及增强服务者与被服务者的体验感与获得感,助力以骨科高质量发展的“行业速度”,提升学术国内外影响力,助力医疗回归本质,回报从患者到全社会的期待值,推动中国骨科向价值医疗逐步实现最大化。 

 

在莱德利·斯科特导演的科幻片《普罗米修斯》里,有一幕星际飞船中全自动手术机器人行云流水般给女主角做手术的场景,相信这一画面让不少观众印象深刻。经过近30年的发展,现实正逐步向电影里描述的未来靠近。一台原本让人惊心动魄的复杂手术,在机器人的协助下,不仅能够“解放”医生,同时帮助患者减少病痛,恢复原本的生活节奏。“运用之妙,存乎一心”,这或许就是工程和医学结合之美吧。

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