数字手术的终局是智能从手术导航到手术机器人

　　文章来源：医访谈，作者:奚岩(一影医疗CEO)
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　　本文作者是一影医疗CEO奚岩。作者简介附后。
　　强生公司以Verb Surgical开启手术4.0时代，称为智能手术平台而不是＂手术机器人＂；并与微软联手，强化其人工智能能力。直觉外科、美敦力等也纷纷收购人工智能公司。
　　＂手术机器人＂是一种产品形态，或许只是未来外科手术技术发展的一个阶段，真正的未来是成为医生的智能助手。
　　01
　　手术机器人行业的热闹：
　　路途坎坷，前景看好
　　由于达芬奇手术机器人的成功，医疗手术机器人无疑是近几年创投圈和二级投资市场的热点话题。不管是治疗场景的拓展，还是各种商业化的努力，还是各种政策＂阻击＂，均成为大家的谈资。
　　手术机器人是一个全新的领域，正在以异乎寻常的速度发展，这里无需＂进口替代＂，国产厂家占了绝大多数。虽然商业落地、政策跟进、临床应用均落后于资本预期，但厂商持续创新，国内手术机器人的专利申请数量仍以每年30%的速度在增长，企业在持续投入研发。
　　注：由于专利申请的公开具有滞后性，2022年数据不具参考性
　　根据＂思宇MedTech＂的企业融资数据统计，虽然过去的三年疫情影响了手术机器人的商业化推广和融资环境，但是其融资数量均保持在接近30次/年的水平，足见资本市场对于赛道的看好。
　　从国家药监局的数据统计来看， 2021年是手术机器人商业化的元年，国产手术导航获得NMPA三类注册证的数量井喷式增加，而且超过80%的＂手术导航＂注册证的对应产品形态都具有＂机械臂类＂组件。
　　注：2019年由于只有一个手术导航注册证记录，不具有统计价值
　　02
　　手术机器人起源于手术导航，
　　同时困境于导航
　　达芬奇的腹腔镜手术机器人在商业上和临床价值上取得了显著的成功，手术量每年以30%左右的速度在增长。
　　在骨科和神外手术机器人类别中，从注册证上看，现有手术机器人与手术导航十分接近，是手术导航技术的延伸；在临床应用中，绝大多数国产手术机器人也是与手术导航一致，实现手术器械或者植入物的定位。
　　手术导航技术是人类外科医疗历史发展的里程碑事件。1947年，神经学家Spiegel与他的学生Wycis医生应用自行设计较精确的定向仪，采用脑室造影技术确定脑内靶点，进行了首例人脑的立体定向神经外科手术；1997年，复旦大学附属华山医院神经外科引进了美敦力的StealthStation神经导航系统，开启了国内首个手术导航系统的应用。
　　受限于神经外科的市场规模和国外竞品的技术优势，过去的20多年，国产手术导航并没有太大的风声。随着达芬奇机器人的成功和国内政策倾斜（产品注册端的创新审批和销售端的进口论证），国产手术机器人公司开始涌现。在人口老龄化的大背景下，骨科作为一个庞大的存量和增量市场，成为各个手术机器人厂家的必争之地。
　　不同于DBS、深部脑肿瘤切除等术式对导航技术的刚需依赖，＂骨科手术是否需要导航机器人＂是各个骨科机器人公司商业化路径上必经的坎。
　　03
　　从GPS导航到自动驾驶，
　　术中影像是手术机器人真正的眼睛
　　手术导航通常被与GPS卫星导航类比，通过事先绘制的地图（术前CT、MRI等），在术中通过定位系统（红外光学定位或者电磁定位）在＂地图＂上进行定位，为医生进行实时手术工具定位，最终实现精准的手术实施。
　　GPS卫星导航的弊端就是对即时路况的0理解，一旦出现临时的修路改道和交通事故拥堵，GPS导航会＂导错＂。同样的事情在手术导航中也可能出现，例如患者的呼吸运动、体位变换等，虽然有各种技术进行补救，但终究仅限于补救。
　　▲GPS导航中，地图错误会导航到错误地点
　　▲手术导航中，＂地图＂错误会增加手术风险
　　现在的骨科手术机器人系统愿意与达芬奇机器人进行类比，宣称是对医生的＂眼＂＂脑＂＂手＂进行延伸。但至少在＂眼＂的定义上，两者的现实原理差异还是很大的。在骨科手术机器人系统中，沿袭于导航技术中的红外定位系统被称为手术机器人的＂眼睛＂，通过红外反光球的加持，定位各种手术器具；与之不尽相同的是达芬奇手术机器人系统中的＂眼睛＂定义于3D内窥镜，该结构可以对手术区域进行直接观测。两相比较，前者间接，后者直接，二者＂眼睛＂的作用本质迥异，也就有了＂GPS＂定位不准的风险。
　　再高精度的GPS离线地图也无法支撑汽车的自动驾驶，一定是要使用车上的＂眼睛＂进行实时路况观测。同样，在骨科手术中，医生没有手术导航设备，可以完成手术；但如果术中没有C形臂提供的二维/三维影像，那再有经验的医生也无法精准完成手术。如上，手术机器人系统中真正的眼睛是可以进行直接观测的术中影像。相比将解剖结构堆叠在一起的二维透视成像，不利于空间位置判断；三维影像，尤其是术中三维影像是骨科手术机器人的＂激光雷达＂，将即时的解剖结构在三维空间中数字化呈现，实现高精度的空间建模，真正实现＂GPS＂路况实时化。
　　▲二维透视成像容易出现遗漏
　　▲三维成像还原空间结构
　　04
　　手术机器人的发展方向探讨：
　　成为好用的工具
　　医疗设备的商业化成功需要做好两点，应用的落地点和商业的结合点。后者在医院收费、医保控费等多个维度进行探索，不在本文的能力范围内。曾经热闹的＂互联网＂技术，试图以互联网思维重塑医疗规则，最终只能草草收场，反而现有的诊疗通过＂+互联网＂实现了降本增效的收益；＂AI＂技术同样，各种医疗AI公司如同雨后春笋般涌现，但都止步于商业变现路径上，反观传统医疗设备通过＂+AI＂，实现锦上添花，提升的产品的竞争力。
　　回看当下的＂手术机器人＂技术，大概率以＂替代＂、＂颠覆＂现有的医疗规则都不大会有顺利的路途。回归医疗的本质，解决优质资源稀缺和分布不均的现状，成为现有诊疗过程中的好用的工具才是正路。现有的术中影像可以有效解决手术机器人＂眼＂的顽疾，而以术中影像为数据基础的智能系统应该成为手术机器人真正的＂脑＂，加之机器人手臂作为＂手＂的应用；从而真正辅助医生做出手术决策和做好手术执行，实现超越人的效果。否则可能真的要等待＂中国的史赛克了＂。
　　争议中前行的骨科手术机器人
　　数字化是智能化的基础，数字化在各个行业中进行着变革。术中影像是手术机器人真正的眼睛，也是数字化的基础设施。医疗手术+AI是手术机器人的发展方向，以术中影像为基础的实时＂路径＂观测的数字化，解决了可视化的问题，再通过AI实现智能化，最终实现智能手术平台。
　　最近在机器人圈出了件＂大事＂，十七部门联合发文，推进＂机器人+＂。熟悉的配方，但应该有理性的解读，真正找到手术机器人的应用落地点，手术导航系统+术中影像（三维影像）的组合优势应当在临床应用中发挥出＂眼＂＂脑＂＂手＂的优势，成为好用的工具。
　　奚岩
　　博士、一影医疗创始人、总经理。
　　上海交通大学博士，美国伦斯勒理工大学博士后，东南大学计算机学院校外博士生导师，中科院先进院客座研究员；
　　上海创业千人，江苏双创人才一等奖，浙江500精英计划；
　　深耕CBCT成像领域，主导研发新型双球管射线源（获得科技部项目支撑），新型增益调制探测器，移动式三维C臂，移动式大孔径CT等设备；提出术中三维影像与手术机器人链接的新型协议RoboLINK，优化机器人手术流程