成本降一半，比尔·盖茨领投的腔镜手术机器人长什么样？

动脉vcbeat

2024-09-28 08:00发布于重庆科技领域创作者

1966年，美国科幻冒险电影《神奇旅程》上映。

故事讲述了一名苏联科学家在逃往美国后，因脑血管受损而生命垂危。为了拯救他的生命，五名美国医生被缩小到微观尺寸，并被注射到科学家体内。他们乘坐微型潜艇在科学家的血管中航行，试图修复受损的脑血管。

这部电影以其新颖的构思和对人体内部景观的描绘开创了科幻电影的新天地，使Adam Sachs、Sammy Khalifa和Barry Greene博士三位医疗领域从业者深受启发。他们希望让外科医生在手术过程中能像电影描述的一样游刃有余，因此致力于将腹腔镜手术推动到更高的发展水平。

在三位合伙人的努力下，2014 年，Vicarious Surgical应运而生，公司位于美国马萨诸塞州沃尔瑟姆，致力于开发新型微创手术机器人，使医生能够以3D可视化和精确控制进行微创手术。其核心产品Vicarious Surgical机器人系统专注于通过单一端口实现腹部进入和可视化，实现“外科医生仿佛被传送到了患者体内”一样的手术效果。

通过一个1.5厘米的切口

在患者体内进行

目前，外科医生在手术操作过程中受限于直线型、灵活性有限且需要多个切口的标准腹腔镜工具，如有些机器人平台具有笨重的架构和固定手腕技术，有些机器人虽然采用单一切口但夹持力不足、切口大等。Vicarious Surgical则致力于解决这些问题。公司将先进的微型机器人技术、计算机科学和三维可视化技术结合起来，开发了智能、经济实惠的单孔腹腔镜手术机器人新类别。

“微型化”是Vicarious Surgical的核心理念之一，这主要体现在其手术切口上。Vicarious Surgical机器人系统通过一个单一的端口进入患者的腹部，只需开一个比一角硬币还小的切口，即可插入摄像头和两只机器人手术器械。具体而言，Vicarious Surgical的手术机器人设计为所有的机器人运动都通过一个1.5厘米的切口在患者体内进行，并且能够实现最小1.2厘米的切口。当机械臂被插入到患者体内后，摄像头和仪器手臂会被精确地调整和配置，以便外科医生能够轻松控制它们。

这使得该机器人的机械臂在操作过程中拥有三大优势：

第一，多孔腔镜手术机器人通常需要多个切口，每个切口都需要插入不同的器械。这些器械在体外的部分可能会相互干扰，限制了机器人的运动范围。而Vicarious Surgical通过一个单一的1.5厘米切口，所有的机器人运动都在体内进行，避免了外部设备之间的干扰，从而提供了更大的运动自由度；

第二，多孔腔镜手术机器人的多个切口和器械会使手术区域变得非常拥挤，增加了外科医生操作的难度和碰撞的风险。而Vicarious Surgical手术机器人的单一切口设计减少了手术区域的拥挤，使得外科医生可以更自由地操作机器人，降低了碰撞的风险；

第三，通过一个简单的切口进行开闭，Vicarious Surgical简化了套管针的放置并加快了手术过程。

目前的一次性器械需要1.8厘米的切口，因此，Vicarious Surgical正在开发并预计推出仅需要1.5厘米切口的一次性器械。

具有完全可动的手腕、肘部和肩部及全方位360°沉浸式可视性

Vicarious Surgical创新技术的核心是其专有的解耦执行器，这使公司能够重新设计单孔机器人，并为每个手臂提供九个自由度。该机器人每条手臂上有 28 个传感器，且可以复制外科医生自然的上肢运动。

一般来说，标准的腹腔镜工具是直的，灵活性有限。一些机器人工具会通过增加“手腕”来改进这一点。Vicarious Surgical的手术机器人重新定义了机器人运动，内置了三个运动关节，具有完全可动的手腕、肘部和肩部。其运动感觉自然，同时可提供精确控制和独特的抓握或解剖能力，适用于任何手术方法。这种设计使机器人能够在任何方向旋转和重新定位，外科医生能够在向下、向侧面、向上甚至向后等多个维度上完成工作。

Vicarious Surgical手术机器人不仅能够将手腕部分插入到患者的腹腔内，还能够模拟外科医生在手术中自然的肘部和肩部运动，增强了手术机器人的灵活性和运动范围，提高操作精度。同时，该机器人可以通过套管针中心运动从任何角度接近同一目标。这种多轴运动能力使机器人能够在腹部内的任何位置重新定位，并灵活地放置套管针，从而使整个腹部都具有可访问性、可以进行手术操作。

Vicarious Surgical的创新之一是摄像头。它具有四个自由度，可以左右、上下移动，可以旋转，还可以进出。与目前有一定的左右、上下观察能力的手术机器人系统相比，Vicarious Surgical的机器人可以完全向后转，摄像头的操作就像人类转头一样自然，能观察其进入患者的位置。此外，Vicarious Surgical将其微型超高清摄像头和机器人手臂与虚拟现实技术结合起来。这使该机器人系统具有全方位360°可视性。Vicarious Surgical机器人通过沉浸式3D可视化，提供了患者解剖结构的高级立体成像。

另外，这种沉浸式的3D可视化与精密手控器配对，手控器设计模仿开放式手术器械，具有几乎无重量的人体工程学控制。Vicarious Surgical的机器人具有精确的控制、抓握或解剖能力，系统设计使得外科医生在操作时感觉像是在进行自然的手部运动，可以专注于执行手术，而不是将主要精力放在控制机器人上。

占用空间、成本

不到现有机器人的一半

Vicarious Surgical手术机器人的设计充分考虑了医疗设施和工作人员的需求，其安装、拆卸、移动和存储功能均经过专门设计，可较好满足护理团队的需求。

一般而言，腔镜手术机器人由医生控制台、患者手术平台、视频处理系统三部分组成，而Vicarious Surgical对其进行了简化。其手术机器人系统只有两个部分：多功能机器人底座和带有辅助显示器的VR控制台。两个单元都紧凑且便携，占用的空间和成本不到现有机器人解决方案的一半。

Vicarious Surgical手术机器人

Vicarious Surgical手术机器人具有高成本效益且易于集成，使其对于绝大部分医院和手术中心都具有较高的可及性。这种设计使得围绕患者的操作变得更加便捷，改善了工作流程，并节省了手术室空间和培训时间。通过一个配备了先进传感、数据收集和人工智能的系统，外科医生将能够避免错误、即时测量任何东西并自动缝合。

目前，Vicarious Surgical手术机器人已获得FDA 突破性设备认定。

早在公司发展初期，Vicarious Surgical的发展前景就被备受认可。在2019 年的A轮融资中，Vicarious Surgical宣布已完成由比尔·盖茨的 Gates Frontier 领投的 1000 万美元额外融资。此外，Vicarious Surgical还吸引了诸多知名投资者，如Innovation Endeavors(由Google前首席执行官埃里克·施密特创立)、AME Cloud Ventures(雅虎创始人杨致远创立)。此外，作为全球最大的知名医疗技术公司之一的BD也参与了投资。

同时，Vicarious Surgical也吸引了业内资深专家的加入。如2024年1月29日，Vicarious Surgical宣布任命奥林巴斯前高管 Randy Clark 为总裁。Clark在医疗器械行业拥有超过20年的经验，并在其职业生涯中在多个创新医疗器械解决方案的开发、制造和商业化方面发挥了重要作用。此前，他曾在奥林巴斯公司工作了15年，曾担任总裁和董事会成员。

“一超多强”局面加速形成

Frost&Sullivan数据显示，2020年全球以及中国腔镜机器人在所有手术机器人中占比分别为 68.2%和75%，是目前商业价值最大的一类手术机器人。

据Frost&Sullivan 预测，到 2026 年底，预计中国安装的腔镜机器人数量有望超过2000 台，较2020年数量增长十倍，预期中国腔镜手术机器人市场将由2020年的3.18亿美元增加至2026年的23.15亿美元，复合年增长率将为39.2%。考虑到腔镜机器人在泌尿外科、妇科、胸科及普外手术等多个方向的适用性和中国人口高基数下带来的微创手术的巨大需求，国内腔镜手术机器人成长空间具备较高确定性。

从产品类别来看，腔镜手术机器人可分为多孔和单孔两大类。多孔机器人采用多个切口完成手术治疗，操作方便，手术视野广；单孔手术机器人使用一条高度集成的机械臂，机械臂上集成4个机械手，对应多孔机器人的4臂设计。单孔机器人仅采用单个切口，创伤小、恢复快，在高度聚焦的狭窄空间进行手术更有优势。

单孔腔镜手术机器人与多孔腔镜手术机器人的对比

目前，腔镜手术机器人在国内是“一超多强”的局面，不论单孔腔镜机器人还是多孔腔镜机器人，均有产品已获批NMPA。

目前已获批NMPA的腔镜手术机器人数据来源NMPA官网

其中，北京术锐机器人股份有限公司自主研发了术锐^®腹腔内窥镜单孔手术系统（SR-ENS-600），这是使用世界首创技术的蛇形臂单孔腔镜手术机器人。2023年6月，术锐单孔腔镜手术机器人已获得国家药品监督管理局（NMPA）的上市批准，获准用于泌尿外科腹腔镜手术操作，成为中国首个、全球第二款在售的内窥镜单孔手术系统。

精锋医疗的精锋^®单孔腔镜手术机器人2023年11月获得NMPA上市批准。自此，精锋医疗成为中国首个、国际第二个，掌握多孔和单孔腔镜机器人核心科技，且两款产品都已获批上市的公司。精锋^®单孔腔镜手术机器人SP1000已完成中国首例单孔腔镜手术机器人辅助下宫颈癌根治术，也是国产单孔腔镜手术机器人四级手术首秀，以及中国首例单孔腔镜手术机器人辅助下全子宫切除术。

除此之外，不少国产创新企业也在积极入局。如苏州威森特医疗机器人有限公司的外科腔镜手术机器人系统已于北京市医疗器械检验研究院通过了《内窥镜手术器械控制系统》的全性能检验，产品注册稳步推进。其手术机器人具备使用吻合器、能量外科产品等高级微创外科器械耗材的能力，且视觉系统亮点突出，具有多项技术壁垒，包括高清成像、先进图像处理算法、3D视野和深度感知、智能手术导航和高稳定性，能够提供精准、实时和稳定的手术视野，提高手术的安全性和效果。

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