机器人辅助手术是临床医学发展的里程碑。手术机器人的开发,最大的意义之一,是直接拓展了手术的能力。定义上来看,手术机器人是集医学、机械学、生物力学及计算机科学等多学科于一体的医疗器械产品,借助微创手术和相关底层技术发展,能从视觉、听觉和触觉上为医生进行手术操作提供支持,被用于高于人类能力的微创手术领域,实现对手术器械的精准控制。
医疗机器人被列为机器人领域的第二大重要发展方向;欧盟和日本也都在医疗机器人领域持续加大投入,鼓励医疗机器人的研发。在我国的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》部署中,将"先进医疗设备与生物医用材料"明确列为"人口与健康"领域5大优先主题之一;在科技部出台的《医疗器械产业科技发展专项规划》中也将医疗机器人列入重点发展的领域。
机器人辅助手术具有灵活精准、视野大且清晰、过滤震颤、创口小恢复快、出血少并发症少、直觉自然、易于学习等优势,在高难度手术中具备必要性,在简单的良性手术中具备消费升级属性,运用场景有望不断突破。经过20年的发展,手术机器人行业将从起步阶段进入下一个快速发展期。
1985年美国首次使用工业机器人进行脑肿瘤活体组织切片检查,验证手术机器人精准的优势。仅在两年后,1987年首次出现了定位机器人应用于骨科的临床专利申请。在1997年至2009年间,计算机技术辅助着外科技术的发展,骨科手术机器人逐渐应用于髋关节和膝关节的置换手术。1998年,英国帝国理工学院Davis等研发了用于膝关节手术的Acrobot机器人系统。2008年,美国Mako Surgical公司研制出RIO手术机器人,用于全膝关节或膝关节单髁置换手术,其最大优势是医生和机械臂共同操作手术器械完成手术。
目前国内骨科手术机器人研发尚处于起步阶段,主要有遥控型脊柱机器人和导航辅助机器人2种,此外也有长骨干骨折复位机器人等骨科手术机器人的研制。伴随着计算机辅助导航技术的日益成熟,骨科导航辅助机器人更新换代,它在骨科手术领域的应用也越来越广泛。在骨科手术机器人导航下进行骨折内固定手术可获取较安全、准确的手术路径、较高的手术效率和手术精准度,得到较好的手术效果,让患者受到较小的手术伤害。同时满足了当代人对高精医疗设备及良好手术效果的追求。
骨科手术机器人技术经过30余年的发展,成果显着,精准定位技术精度已达到1mm左右,可明显减少透视辐射剂量,提高内植物置入精准度,已成功应用于骨科手术的诊断、治疗及康复过程,正在不断地改变着传统的骨科诊疗模式。自2001年至今,中国骨科手术机器人研究从无到有,取得了显着进步,在基础理论、关键技术及自主产品、临床应用等方面均取得重要突破,但发展整体上仍处于起步阶段,存在基础理论不完整、技术研究分散、产品种类少、临床应用有限等问题。
但是骨科手术机器人目前尚存在诸多应用缺陷,如使用成本过高、触觉感觉反馈系统缺失易造成患者医源性损伤、骨科手术应用范围相对局限、骨科手术机器人体积较大等,这些都是目前急需临床医生和机器人研发人员共同进一步解决的问题。未来骨科手术机器人正朝着机器人小型化、专业化、价格低廉化等方向发展。
如今,骨科机器人产品不断推陈出新,性能逐渐完善,商业化进程也逐步推行,这个领域也从来不乏大型公司的布局。
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