国内成型医疗机器人产品市场化不足,需要在这八个方向重点研究

摘要: 我们发现我国其实也研发出了很多的医疗机器人,但是并没有像欧美那样实现市场化,很多成果只能待在实验室,天智航是给很多研究所做了榜样。

国内医疗器械的发展,起步比较晚,医疗机器人的研制主要集中在大学科研院所,与欧美企业存在很多不同和差距。

在2016世界医疗机器人大会上,ROBO医疗机器人研究所所长、机器人技术与系统国家重点实验室(哈工大)副主任孙立宁教授向我们介绍了以北航技术发展的天智航为代表的中国医疗机器人的现状,从学术界的角度,提出了我国医疗机器人需要重点研究的方向和发展建议。

国内主要成型医疗机器人产品及公司

以北航技术发展的天智航已经获得了医疗机器人产品注册许可证,为国产机器人树立了信心。其他科研机构比如中科院、哈工大等也紧随其后推出自己的产品。

北京天智航医疗科技股份有限公司(TINAVI):

TINAVI获得了我国第一个医疗机器人产品注册许可证(国食药监械准字[2010]第3540188号),成为继美国ISI公司、美国ISS公司、瑞典Medical Robotics公司、以色列Mazor公司之后全球第五家获得医疗机器人注册许可证的公司。

目前天智航主要产品包括:骨科机器人导航定位(GD-2000型)、神经外科导航系统、骨科机器人导航定位(GD-A型)、TC-6智能手术平台以及远程手术服务平台和科技成果转化平台等。2010年天智航完成股份制改革,设立北京天智航医疗科技股份有限公司。2015年11月20日在新三板上市,市值2.34亿元人民币。

北京航空航天机器人研究所:

机器人研究所于1987年由张启先院士创建,是一个集教学、科研、开发为一体的研究实体。目前其医疗与服务机器人产品包括:小型模块化骨科机器人系统、脊柱磨削导航及机器人系统、幕墙清洗机器人、数字化手术床、床椅一体化系统以及脑立体定向机器人。

北航和海军总医院联合研制的脑外科手术机器人,获得了CFDA的认证,已经完成了几千例的临床手术。

中科院(深圳)在2013年9月研发出脊柱外科手术机器人,它能够和现有的红外跟踪定位设备融合,实现术中手术器械的准确实时定位。

香港理工大学成功研发了全球首台内置马达外科手术专用机器人系统(NSRS,Novel Surgical Robotic System),这项研究借助了香港大学李嘉诚医学院的外科临床经验,并已成功应用于动物试验。该技术预计两年后进入临床测试,最快将于2019年推向市场。

达芬奇机器人虽然很成功,但是有两个比较突出的问题,一个是手术操作缺乏力反馈,医生在操作的时候缺乏感官体验、进而缺乏安全感。第二个是达芬奇多采用多创口机器人,虽然术后恢复时间比普通手术短,但是还有进步空间。

针对达芬奇机器人的问题。NSRS可经由单一切口或自然腔道进入人体(无切口),功能覆盖各类腹腔或盆腔手术。基于机械臂内的微型马达处于接近末端执行器(手术工具)的位置,机械臂不单能执行高精确度的动作,还能提供高敏感度的触觉或力度反馈。

综上,我们发现我国其实也研发出了很多的医疗机器人,但是并没有像欧美那样实现市场化,很多成果只能待在实验室,天智航是给很多研究所做了榜样。

医疗机器人八个重点研究方向

当前医疗机器人发展的共性关键技术有很多,重点是以手术机器人为代表的问题。对此孙立宁教授指出了八个重点的研究方向。

第一,手术图像的处理,包括三维重建与配准,通过三维图像的生成,有助于医生在手术操作时的精准定位。

第二,对手术机器人实现病灶的规划和导航,可以提高手术的精度。

第三,针对未来发展的高精度操作,以减少创伤这两个目标,要构建新型的机械结构。医疗机器人和工业机器人不一样,要精、巧,还耐用。

第四,新材料,可以用3D技术现场打印包括可移植的心脏等器官。

第五,为提高手术的精度和安全性,手术过程中智能控制与多信息融合,因为信息的缺乏,不利于医生的手术操作,造成安全问题。这些信息包括在手术过程中,工具与器官之间的各种信息,图像组织信息以及人的生理信息的提取,这些信息的融合才能让那个手术进行的更顺利。

第六,生物建模。研究在骨、皮肤和组织再切割操作过程中的模型,实现对手术操作过程中的各种参数的优化。以便于医生来选择更好的手术的方案。

第七,人机交互,如何使医生方便的跟机器人结合,实现对手术的可操作性,越方便越有利于医生的使用。

最后,未来智能的假肢、骨骼的控制有很多信息源,包括脑电、机电,人体的肢体信号,包括用人的运动信息来影射机器人的运动,这些方面都会为机器人的使用提供很好的一些技术上的支持。

多方合作、医-工结合

医疗机器人门槛比较高,而且多学科交叉,周期比较长,而且是一个系统工程。

怎么样能够实现产业化,有很多社会、资本等方面的问题,尤其作为一个高端的医疗器械,在注册、临床各个方面,有它自己的特殊性。所以在这方面,在中国当前发展医用机器人应该是充分发挥各方面的作用,打造一个多元协作的生态圈,包括人才、技术、资本,把产业界、政府包括医院、医生、检测和标准。 

具体来说就是,在政府的支持下打造一个平台,各个研究院共享数据和成果。这个平台就可以改变过去各个研究部门单独发展的情况,避免大多数研究还没有走到产业化就夭折的情况,减少资源浪费。

通过这样一个平台,对项目进行孵化,在孵化过程中配置各种资源,特别是资本的对接,可以加速产业化。再通过政府的努力,让医院和医生加入进来,制定医学界检测标准的,这样就具备实现一个产业化所必需的几个条件。

另一方面,医-工结合,医疗机器人最后是由医生来操作的,医生和医院在这个过程中就起决定性作用。

孙立宁对于这方面建议是医院选择要是示范作用的大医院,医生要选择对这个方向感兴趣,而且在行业有一定的影响力和说服力,这样能调动相关的资源。对功能、安全、手术过程和工艺问题,他可以向设计人员描绘出产品主要的需求。

作为设计人员只有和医生沟通,了解他们的需求和操作,才能设计出适合医生使用的手术机器人。不然就是闭门造车的情况。

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