文 | 動脈網(wǎng)
達芬奇開創(chuàng)了手術(shù)機器人的時代，讓微創(chuàng)方法實施復雜外科手術(shù)成為可能，經(jīng)過20多年發(fā)展已更新至第5代，在泌尿外科、胸外科、婦產(chǎn)科、普通外科等腔鏡手術(shù)中應(yīng)用廣泛。時至今日，腔鏡手術(shù)機器人也已成為熱門設(shè)備。
不過，人體組織包含了眾多精密的血管、淋巴管、神經(jīng)等組織，在更微觀的世界里維持人體運行，針對這些組織的手術(shù)，并非“達芬奇?zhèn)儭钡膹婍棥ｏ@微手術(shù)機器人的出現(xiàn)，彌補了現(xiàn)有手術(shù)機器人的不足。
2024年，意大利手術(shù)機器人公司Medical Microinstruments（以下簡稱MMI）旗下的Symani顯微手術(shù)機器人登上《時代》雜志“最佳發(fā)明產(chǎn)品榜單”，直接體現(xiàn)出這一產(chǎn)品的劃時代意義。
簡單來說，顯微手術(shù)機器人借助顯微或超顯微鏡放大手術(shù)部位，運用傳感設(shè)備縮小醫(yī)生手部動作、濾除人手震顫，克服人手先天存在約100微米的生理抖動，達到對微小部位進行精細化操作的目的。
在一級市場，顯微手術(shù)機器人已經(jīng)引起資本關(guān)注，近兩年來國內(nèi)外多家公司完成大額融資。作為全球顯微手術(shù)機器人明星公司，MMI2024年完成了1.1億美元的C輪融資，用于加速其產(chǎn)品的商業(yè)化。在國內(nèi)，昂泰微精、馥逸醫(yī)療、微眸醫(yī)療、迪視醫(yī)療相繼完成新一輪融資，甚至一年內(nèi)完成多次融資，淡馬錫、紅杉中國、比鄰星創(chuàng)投等知名機構(gòu)均在該領(lǐng)域押注。此外，索尼、蔡司等跨國巨頭也已布局。
近兩年來顯微手術(shù)機器人融資情況，資料來源：動脈橙數(shù)據(jù)庫
比鄰星創(chuàng)投董事總經(jīng)理孫珊珊告訴動脈網(wǎng)，顯微手術(shù)機器人是一個競爭還不激烈，但臨床應(yīng)用價值高、市場潛力大，且技術(shù)壁壘高的領(lǐng)域。
的確，全球手術(shù)機器人市場競爭激烈，尤其是腹腔鏡、骨科領(lǐng)域，而顯微外科仍是藍海，整形外科、眼科、耳鼻喉、神經(jīng)外科、血管外科等多科室均有大量未被滿足的需求?？梢灶A見，顯微手術(shù)機器人將成為下一個爆發(fā)的手術(shù)機器人領(lǐng)域。
顯微手術(shù)機器人，不斷挑戰(zhàn)醫(yī)學界的“不可能”
繼2019年獲CE認證之后，2024年，MMI的Symani在美國獲FDA批準上市，并進入亞太市場，至今已在35個國家和地區(qū)獲得監(jiān)管批準，全球商業(yè)化進程加速。除此之外，國內(nèi)外其他公司相繼投入顯微手術(shù)機器人研發(fā)，在2024年獲得突破性進展。
2024年5月，索尼在ICRA2024（國際機器人與自動化會議）上展出了其研發(fā)的顯微手術(shù)機器人原型機；該產(chǎn)品還配備了索尼半導體解決方案公司開發(fā)的1.3英寸4K OLED微型顯示器，為顯微外科手術(shù)提供更優(yōu)質(zhì)的視覺支持。
Microsure旗下的MUSA-3也是在研產(chǎn)品之一。該公司上一代產(chǎn)品MUSA-2曾獲CE認證，被用于各種臨床研究，但已經(jīng)停產(chǎn)；在MUSA-2基礎(chǔ)上，MUSA-3增強了靈活度，還將外科醫(yī)生的舒適度與改進的人體工程學相結(jié)合。
在國內(nèi)，昂泰微精、迪視醫(yī)療、馥逸醫(yī)療、深度醫(yī)療已布局顯微手術(shù)機器人產(chǎn)品。其中，2024年，昂泰微精顯微手術(shù)機器人進入動物實驗階段；迪視醫(yī)療顯微手術(shù)機器人已獲得注冊檢驗報告，并完成了動物實驗，正在準備人體臨床試驗。
國內(nèi)外部分顯微手術(shù)機器人（“——”為暫未搜尋到相關(guān)公開資料），資料來源：企業(yè)官網(wǎng)、公開報道
與現(xiàn)有手術(shù)機器人相比，顯微手術(shù)機器人最大的突破點在于運動縮放，并濾除人手細微震顫。
以索尼的顯微手術(shù)機器人為例，外科醫(yī)生在控制臺上的手部動作，被機械臂手術(shù)器械尖端以大約1/2到1/10的縮小比例復制，從而實現(xiàn)對極微小部位的手術(shù)操作。
顯微手術(shù)機器人運動縮放示意圖，圖片來源：索尼官網(wǎng)
進行運動縮放及震顫濾除后，醫(yī)生能操控顯微手術(shù)機器人穩(wěn)定夾持比頭發(fā)絲還細的縫線，縫合1mm以下的血管、淋巴管或神經(jīng)。例如，Symani可實現(xiàn)7到20倍的運動縮放，即使在最小的血管中也能使用8-0到12-0的縫線。
在近期昂泰微精進行的動物實驗中，醫(yī)生借助顯微手術(shù)機器人完成了0.6mm及0.5mm小鼠尾部血管縫合。以往，用小鼠尾巴血管練習穩(wěn)定操作與精準縫合，幾乎是顯微外科醫(yī)生的必經(jīng)之路，一名合格顯微外科醫(yī)生需要進行長時間練習。
機械臂的自由度與手術(shù)操作靈活度密切相關(guān)，為了在顯微或超顯微場景下靈活完成手術(shù)操作，顯微手術(shù)機器人盡可能設(shè)計了更多自由度。迪視醫(yī)療研發(fā)的顯微外科手術(shù)機器人擁有近20個自由度，可輔助醫(yī)生完成高難度、超顯微精細靈巧操作。深度醫(yī)療的顯微手術(shù)機器人具有雙臂16自由度運動機械臂，能在手術(shù)中進行精準控制。
顯微手術(shù)機器人除了手術(shù)部位的微小之外，設(shè)備本身較其他手術(shù)機器人也更小巧，便于高效安裝，與其他手術(shù)設(shè)備共同工作，甚至是與其他手術(shù)機器人協(xié)同完成手術(shù)。
昂泰微精的顯微手術(shù)機器人與達芬奇相比，體積縮小了7倍，可輕松集成到現(xiàn)有的手術(shù)室環(huán)境中，無需額外的空間改造，還可在不同手術(shù)室間進行便攜移動。索尼的顯微手術(shù)機器人也設(shè)計用于各種設(shè)施和手術(shù)場景，實現(xiàn)了控制臺和機器人的盡可能緊湊。
顯微手術(shù)機器人在整形外科、耳鼻喉、神經(jīng)外科、血管外科等領(lǐng)域均有極大應(yīng)用價值，各家企業(yè)在研發(fā)過程中對手術(shù)場景進行驗證，探索更大的應(yīng)用范圍。其中，已步入商業(yè)化的Symani則已有了更多臨床案例，并基于更多適應(yīng)癥開展研究，可為其他產(chǎn)品帶來參考。
具體來說，Symani已應(yīng)用到乳腺癌、淋巴水腫、頭頸癌和創(chuàng)傷手術(shù)中，在全球范圍內(nèi)已有了1000個手術(shù)病例。
Symani顯微手術(shù)機器人的臨床應(yīng)用領(lǐng)域，資料來源：MMI官網(wǎng)
2024年8月，MMI宣布已完成一項臨床前研究，使用Symani在動物模型中成功修復了大腦中的血管，這是首次在大腦中進行此類機器人輔助顯微外科手術(shù)演示。手術(shù)中，Symani使醫(yī)生能在顱腔深處執(zhí)行極其精細的動作，這是僅靠人手無法完成的，這為Symani的業(yè)務(wù)范圍擴展到神經(jīng)外科提供了可能性。
總的來說，顯微手術(shù)機器人不斷突破人類生理極限，一個又一個地挑戰(zhàn)著醫(yī)學界的“不可能”。
眼科演化出獨立產(chǎn)品類型
前文所述的顯微手術(shù)機器人可應(yīng)用于多個科室、多種手術(shù)場景，通常被稱為通用型顯微手術(shù)機器人?；谏斫Y(jié)構(gòu)特征和手術(shù)需求的特殊性，顯微手術(shù)機器人已在眼科演化出一大獨立類型的產(chǎn)品：眼科顯微手術(shù)機器人。
眼球結(jié)構(gòu)復雜，遍布精細的血管網(wǎng)，視網(wǎng)膜部分的血管直徑僅40-200微米，對手術(shù)的精度和操作穩(wěn)定性要求極高。傳統(tǒng)的人手操作在穩(wěn)定性和精度上存在限制，尤其是目標微觀結(jié)構(gòu)的空間分辨率和深度感知不足，缺乏力感應(yīng)，因為解剖所需的運動低于外科醫(yī)生的感覺閾值。這使得眼科顯微手術(shù)機器人成為一大主流研發(fā)方向。
迪視醫(yī)療創(chuàng)始人崔迪談到，眼科顯微手術(shù)機器人與通用型顯微手術(shù)機器人在底層技術(shù)上有共同之處，包括高安全高精度的運動控制、柔性機器人本體機構(gòu)設(shè)計、特有的器械加工工藝、手部震顫的精準過濾，并采用高速安全的主從控制方式等?！白畲蟮牟町愒谟?，通用型顯微手術(shù)機器人大多在體表或淺表部位手術(shù)，主要針對0.1mm以上的血管、淋巴管、輸精管等吻合夾持剝離側(cè)重高靈巧、高柔性操作；而眼科顯微手術(shù)機器人需要進入眼球并在眼球腔體內(nèi)手術(shù)，需要將鞏膜刺入點作為遠程中心不動點來穿刺剝離0.01-0.2mm的視網(wǎng)膜組織與血管，對手術(shù)機器人的精度控制與器械的精細加工工藝要求更高?！?/p>
2019年，Preceyes BV研發(fā)的眼科手術(shù)機器人已獲CE認證，2022年該公司被蔡司收購。此外，美國Horizon Surgical Systems、以色列ForSight、法國AcuSurgical，以及國內(nèi)的昂泰微精、迪視醫(yī)療、微眸醫(yī)療、銜微醫(yī)療也研發(fā)了眼科顯微手術(shù)機器人。
眼科顯微手術(shù)機器人及產(chǎn)品特點，資料來源：企業(yè)官網(wǎng)、公開報道
視網(wǎng)膜下注射是重要的眼底給藥方式之一，在多種眼底疾病的藥物及手術(shù)治療中發(fā)揮著越來越顯著的作用。然而，視網(wǎng)膜靜脈血管直徑多在200微米之下，理想的手術(shù)精度為10微米，人手生理顫抖導致徒手注射難度極大，進針過深或過淺，注射量及注射壓力控制不當都可能引發(fā)風險。因此，注射操作的精準、穩(wěn)定、勻速極為重要，這也是眼科顯微手術(shù)機器人的價值所在。
2024年6月，迪視醫(yī)療的“迪視微鋒”眼科手術(shù)機器人啟動了多中心注冊臨床試驗，在首批入組病例的手術(shù)中，眼科專家操作機器人順利完成了視網(wǎng)膜下精準注藥輔助網(wǎng)膜下積血清除。目前，“迪視微鋒”的注冊臨床試驗已接近尾聲。
“迪視微鋒”進行視網(wǎng)膜下注射
微眸醫(yī)療的眼科手術(shù)機器人也可實現(xiàn)藥物的微量化注射和可視化操作，提升注射藥物的成功率，讓眼科手術(shù)的創(chuàng)傷更小、治療更為精準。
膜剝離是眼科手術(shù)中另一大挑戰(zhàn)極高的操作，眼科手術(shù)機器人的靈活性能更精準地完成這一任務(wù)。例如，Preceyes手術(shù)精度小于10微米，醫(yī)生可以使用它進行黃斑前膜剝除、黃斑裂孔內(nèi)界膜撕除等操作。
此外，眼科顯微手術(shù)機器人也可在玻璃體切割、白內(nèi)障等手術(shù)中進一步提升手術(shù)精準度，改善手術(shù)結(jié)果的一致性。
2024年7月，AcuSurgical 宣布成功完成其第一項使用 Luca手術(shù)機器人進行玻璃體切割術(shù)的臨床研究。研究中，7名患者使用了Luca，手術(shù)均取得成功。Luca可以無縫集成到手術(shù)室工作流程中，并在一天內(nèi)幫助醫(yī)生完成多例手術(shù)，有效地執(zhí)行了核心玻璃體切割術(shù)。
2024年4月，F(xiàn)orSight 宣布其Oryom手術(shù)機器人已完成首例機器人白內(nèi)障手術(shù)。Oryom具有14個微型自由度，能夠執(zhí)行精細任務(wù)，采用混合運動結(jié)構(gòu)：允許醫(yī)生在人眼內(nèi)的任何點進行操作。手術(shù)醫(yī)生對設(shè)備的評價是“非常靈活，準確度高”。
與此同時，術(shù)中OCT、新型FBG材料、AI等產(chǎn)品和技術(shù)的創(chuàng)新，為眼科顯微手術(shù)機器人的研發(fā)制造與臨床應(yīng)用創(chuàng)造了更優(yōu)質(zhì)的條件，將加快眼科顯微手術(shù)機器人的研發(fā)應(yīng)用。眼科顯微手術(shù)機器人不僅會為眼科手術(shù)本身帶來變革，還將帶來新型給藥方式的變革，如成為基因治療和細胞治療的給藥手段。
同一起跑線，誰會是顯微手術(shù)界的“達芬奇”？
顯微手術(shù)機器人對顯微外科手術(shù)帶來的變革意義是顯而易見的，除了對手術(shù)本身的價值——提升操作精準度、改善手術(shù)結(jié)果的一致性、降低手術(shù)風險之外，還能大大縮短醫(yī)生學習曲線，進而增加治療資源供給。
據(jù)MMI預計，到2028年，符合條件的機器人顯微外科手術(shù)將增長到2200萬例。未來，顯微手術(shù)機器人還將促進微型器械的大力發(fā)展，相關(guān)市場不容小覷。
“參考達芬奇手術(shù)機器人的模式，顯微手術(shù)操作器械會更加微型化，夾取和剝離更脆弱的組織；材質(zhì)會更柔軟安全，提高手術(shù)安全性；器械會具有更高的耐用性從而單次使用成本更低；還可能產(chǎn)生一些顯微外科的定制化器械，包括手持式器械、末端具有柔性與多自由度的器械等。”崔迪認為。
龐大的目標患者群，使得中國將成為全球顯微手術(shù)機器人市場增速快、且占重要地位的一部分。從前文各家企業(yè)產(chǎn)品布局及研發(fā)進度的分析可以看出，顯微手術(shù)機器人的市場格局與許多高端器械不同。對其他高端器械來說，通常是跨國公司產(chǎn)品已有多年應(yīng)用，并在國內(nèi)占據(jù)了較高市場份額，國內(nèi)企業(yè)研發(fā)追趕，上市后逐步實現(xiàn)國產(chǎn)替代。
而全球顯微手術(shù)機器人初創(chuàng)公司中，MMI、Microsure以及聚焦眼科的Preceyes BV成立時間相對較早，產(chǎn)品進度相對更快；其他公司大多成立于2020-2021年前后，產(chǎn)品均處于研發(fā)階段。
盡管MMI的Symani已開啟全球商業(yè)化進程，但即使該產(chǎn)品要布局中國市場，其從審批到上市仍需要時間。
“國內(nèi)研發(fā)進展較快的產(chǎn)品中，預計到2026年可注冊申報，國外產(chǎn)品即使在國內(nèi)注冊大約也需兩年時間。屆時，國產(chǎn)與進口上市時間會很接近。而從目前能看到的適應(yīng)癥與功能來看，國內(nèi)產(chǎn)品也不遜色于國外產(chǎn)品?！贝薜媳硎尽?/p>
孫珊珊則談到，機器人是一個系統(tǒng)性的工程，當它整機變小、面向更微觀的尺度時，其伺服電機、驅(qū)動硬件等都有別于傳統(tǒng)機器人，雖然可借鑒工業(yè)機器人的底層技術(shù)，但還面臨零部件精密加工及其材料方面的挑戰(zhàn)；例如機械臂頭端微小的手術(shù)器械，需兼顧產(chǎn)品的穩(wěn)定性、類型多樣性及成本控制等維度。
在孫珊珊看來，與國外產(chǎn)品相比，國內(nèi)產(chǎn)品甚至有所提升，如MMI的Symani雖然進行了迭代，但設(shè)計上整體偏向早一代產(chǎn)品，體型也比較大，國內(nèi)產(chǎn)品在技術(shù)參數(shù)和適應(yīng)癥范圍方面都有優(yōu)勢?！罢w而言，全球市場都還處于不斷打磨產(chǎn)品、探索臨床應(yīng)用的階段，沒有某一家或某一款產(chǎn)品形成主導?！?/p>
也就是說，國內(nèi)顯微手術(shù)機器人幾乎與全球進度處于同一起跑線。在這一背景下，當前入局企業(yè)都有機會成為顯微手術(shù)領(lǐng)域的“達芬奇”。
接下來，各家企業(yè)將面臨一場緊張的賽跑。