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什么是后空翻?达芬奇手术机器人告诉你什么是“逆天”!

时间:2024-05-22 14:37:51 科技赋能

文章|玄创世界上的机器人很多,但能称得上“逆天”的却并不多。

除了波士顿动力公司的后空翻机器人,你还能想到谁?事实上,在医疗领域,早就有一种以明亮的眼睛和灵巧的双手而闻名的机器人。

它可以对葡萄进行??手术,将葡萄的“皮”缝在一个小玻璃瓶里。

它是美国直觉外科公司开发的大芬。

奇怪的手术机器人。

达芬奇机器人并不是我们一直想象的具有人形和人工智能深度学习功能的智能机器人。

它是一个先进的机器人平台。

从医学角度来看,它是一种先进的腹腔镜系统。

其设计理念是利用微创方法来进行复杂的外科手术。

(图为达芬奇手术机器人的三个组成部分:床边机械臂系统、成像系统、外科医生控制台)它由三部分组成:外科医生控制台、床边机械臂系统、成像系统。

手术时,同样需要将机械臂插入胸部、腹壁等组织,但与人手相比,更精准、更快速、微创,从而减轻患者的痛苦。

目前,达芬奇手术机器人广泛应用于成人和儿童的腹部手术、泌尿外科、妇产科、心血管手术等。

本月25日,第二届世界医疗机器人大会在深圳举行。

会上,不少专家对微纳医疗机器人的前景表示乐观,希望未来微型机器人能够直接钻入血管甚至心脏等核心器官进行手术。

近年来,医疗机器人市场日益火爆,AI技术的发展给机器人行业带来了新的机遇。

作为手术机器人领域的“老大哥”,达芬奇机器人目前在手术机器人市场上拥有近乎垄断的地位。

本文将深入探讨达芬奇机器人技术原型背后的军事背景、IntuitiveSurgery创始人FredericMoll博士的艰辛创业历程、IntuitiveSurgery公司22年发展中的技术创新和产品迭代过程,并探讨目前手术机器人行业现状。

1、幕后英雄:创始人Frederic Moll 说起达芬奇手术机器人,你一定很好奇它名字的由来。

为什么机器人与画家有关?事实上,你小时候认识的文艺复兴时期画家达芬奇不仅是一位伟大的艺术家,他还痴迷于机械和自然科学。

但由于时代的限制,他的很多“发明”都只停留在图纸上,包括他花了15年时间设计的名为“机器人战士”的机器人。

随后,Intuitive Surgical公司创始人Frederic H. Moll博士将他们设计的医疗手术机器人系统命名为“达芬奇手术机器人”,以纪念达芬奇给后人带来的机器人技术启蒙。

(图为画家列奥纳多·达·芬奇的手稿)虽然弗雷德里克·莫尔是直觉外科公司的创始人,但手术机器人的想法并不是弗雷德里克·莫尔的想法。

(图为IntuitiveSurgery创始人FredericMoll)手术机器人的设计理念是让医生远程控制机械臂来进行精准、微创的手术。

远程手术技术是“远程手术”和“内窥镜”两种不同技术的交叉结合。

2000年左右,美国的几个研究团队开始进行这方面的研究,其中包括斯坦研究所(SRI)的Phil Green和斯坦福大学的John Bowersox(他也是一名军医)。

他们共同开发了“远程手术系统”,对达芬奇机器人的早期原型产生了关键影响。

1、SRI团队成立的初衷是研发一款适合战场手术的手术机器人,让前线受伤的士兵能够得到即时救助,让医生能够在后方安全地进行手术。

这种手术系统逐渐引起了美国国防部的关注和兴趣。

2016年,美国国立卫生研究院甚至投资了这个项目,希望他们能够尽快开发出实际应用的原型机。

(图为斯坦福研究院SRI)在资金支持下,远程手术机器人的研究也得到推进,在业界的声誉也越来越高。

2008年受聘于Guidant的一位医生也开始对SRI远程手术机器人系统表现出极大的兴趣。

他认为这套系统除了军事价值外,还具有良好的商业价值。

他建议Guidant开发类似的医疗设备,但该公司认为机器人手术风险太大,不适合商业用途,因此拒绝了医生的想法。

而这位坚持己见的医生,你猜对了,他就是弗雷德里克·莫尔。

多次申请失败并没有让莫尔放弃。

2010年,他从Guidant辞职,并结识了Acuson联合创始人Rob Younge和刚刚离开Acuson的John Freund。

三人一拍即合,在与SRI成功谈判并获得远程手术机器人的技术许可后,成立了Intuitive Surgical Devices,并获得了Field Fund、Sierra Leone Capital和摩根士丹利等投资者的第一笔风险投资。

2、开发直观手术 在获得SRI的远程手术机器人技术许可后,今年4月成立了工程师团队。

2000年,公司将用于测试和修改的新系统命名为“Lenny”(达芬奇儿时的名字)。

随后,手术系统不断更新,越来越先进,先后出现了“莱昂纳多”(达芬奇的名字)和“莫娜”(灵感)。

从《蒙娜丽莎》两代更新版本开始,最终推出的核心产品被命名为“达芬奇”手术系统。

在等待FDA(美国食品药品监督管理局)批准的同时,Intuitive Treatment率先打开了欧洲市场。

今年6月,IntuitiveSurgery完成首次公开募股,并获得1万美元融资。

一个月后获得FDA批准后,达芬奇手术机器人系统开始应用于普外科。

同年,进一步获批开展胸廓、前列腺切除等手术项目。

3.麻烦 直觉手术的发展并不是一帆风顺的。

在2008年公开销售达芬奇手术系统之前,直观手术被竞争对手Computer Motion起诉专利侵权。

Computer Motion于2011年发布了Zues手术系统,该系统与达芬奇的设计思路略有不同。

然而,最初的 Zeus 系统体积较小、价格便宜,但性能较差,而达芬奇系统则体积庞大且经常受到批评。

过度设计。

(图为Computer Motion的Zeus系统)但到了这一年,Computer Motion也开始转向直观手术的设计思路。

这两家都缺乏经验的初创公司开始了无休止的法律斗争。

2006年,双方同意结束技术诉讼并走向合并。

Zeus系统逐渐被功能更完善的达芬奇系统所取代。

4. 分离 遗憾的是,Frederic Moll 离开了他 2006 年创立的直觉外科,成立了 Hansen Medical。

离开的原因是莫尔想要创造一种技术性更强的机器人,能够精确控制通过手臂或大腿大血管中的小切口引入的手术工具。

这个概念与直觉手术产生了业务冲突。

汉森还与其签署了知识产权协议,承诺向 Intuitive Treatment 支付销售收入的 3%。

两人还将在心脏手术业务上进行合作。

2017年,汉森的Sensei导管系统和麦哲伦机器人系统获得美国FDA认证,成为心血管疾病手术治疗的优秀解决方案。

(图为汉森的麦哲伦机器人手术系统) 2.经过22年的经营,已成为行业巨头的Intuitive Treatment公司现任CEO是Guthart。

此前他曾在斯坦福研究院(SRI)工作,并于2004年加入Intuitive Practice。

大部分是后来加入的。

目前持股最多的高管为董事长Lonnie Smith和首席执行官Guthart,分别持股1.15%和0.93%。

自2016年Intuitive Surgical上市以来,其股价已上涨70余倍,创10多年来最大涨幅。

截至今年11月28日16:00(东部时间),直觉手术的市场价值已达到2300万美元。

(图为直觉手术2019年股价变化)在手术界,达芬奇手术机器人可以说处于垄断地位,常年保持70%的毛利率。

一方面,医疗机器人行业进入壁垒较高,FDA审批流程复杂,制约了其他手术机器人的发展。

另一方面,直觉手术公司的知识产权保护也给其他手术机器人的生产造成了技术壁垒。

同时,每台达芬奇手术机器人的价格也非常昂贵。

每台国内引进价格在1万元左右,每个机械臂使用10次后需要更换。

每次操作都需要多个机械臂根据需要参与。

从市场份额来看,达芬奇机器人仍主要以美国为主。

近三年来,销往台湾、台湾、台湾等地。

在中国市场,达芬奇手术机器人自推出以来10年来增长显着,近三年分别售出10台、13台和15台。

国内手术量增长迅速,年手术量近1.8万例,同比增长57%。

但与往年相比,增速有所放缓。

三、四次产品迭代,更精准、更安全。

达芬奇手术机器人代表了当今手术机器人的最高水平。

它拥有三大关键核心技术:自由活动的手臂手腕、3D高清成像技术、主控台人机控制。

互动设计。

该机械臂可以模拟人手的各种操作,具有7个自由度。

在进行深度作业时,机械手动作灵活,结构紧凑,比人手操作更加精准。

同时,达芬奇机器人还可以过滤人手的抖动,提高手术的准确性和安全性。

(图为医生在控制台操作达芬奇机器人)目前,达芬奇机器人已推出五代产品:1、第一代达芬奇系统机器人,于2018年推出。

2、第二代达芬奇S系统机器人于2017年推出,第二代机械臂具有更大的运动范围,让医生无需离开控制台即可进行多图像观察。

(第二代达芬奇S系统机器人)3、2016年推出第三代产品达芬奇Si系统机器人,在第二代的基础上增加了双控制台、模拟控制器、术中荧光等功能成像技术。

(第三代达芬奇Si系统机器人)4、2018年推出第四代达芬奇Xi系统机器人,灵活性、精度、成像清晰度等显着提升,下半年实现远程观测引导还开发了系统。

(医生远程操作第四代达芬奇Xi系统机器人)5、第五代达芬奇混合版增加了音响系统、激光引导系统、轻型内窥镜等新功能。

机械臂也更小,功能更多。

(图为达芬奇机械臂的各种手术钳) 4、他们是“达芬奇”的对手吗?随着科学技术和人民生活水平的不断进步,人们对教育、医疗等生活方面的要求越来越高。

因此,医疗机器人的市场前景将非常广阔。

据BCG预计,今年全球医疗机器人市场规模将达1亿美元。

巨大的医疗市场将促使不同的医疗机器人出现,而手术机器人是医疗机器人中最重要的一类。

虽然达芬奇机器人在软组织手术方面拥有垄断地位,但它并不能用于执行所有手术。

对于骨科手术等硬组织手术,达芬奇机器人无能为力。

软硬组织手术之间存在跨界壁垒,彼此不易形成替代竞争。

同时,达芬奇机器人高昂的价格也阻碍了很多医院的使用。

(图为法国Medtech神经外科定性机器人ROSA)目前,市场上已经出现了一些新兴的手术机器人,如以色列Mazor Robotics手术机器人Renaissance系统、法国Medtech神经外科定性机器人ROSA、美国Curexo关节机器人、以及美国 Mako 铰接式机器人。

目前国内有很多团队在相关领域进行尝试。

其中最著名的被业内称为国产手术机器人“四小龙”:百会维康、天智行、金山科技、妙手机器人。

目前,这些公司的产品在技术上不断更新,在价格上具有很大的优势。

结论:手术机器人存在巨大差距。

就像人的成长一样,任何企业的成长都不会一帆风顺。

达芬奇手术机器人和直觉手术公司从创业的艰辛到今天的繁荣,背后有创始人Moll的坚持和技术人员的辛勤工作,才让产品一代代更迭。

当然,目前应用于临床的手术机器人还存在一些需要解决的关键问题。

例如,需要提高视觉控制能力,使医生能够无时滞地移动和控制3D镜头视角。

如今,在人工智能浪潮下,机器人行业的热情被重新点燃。

IBM沃森肿瘤“机器人”的推出,引发了AI与医疗机器人擦出火花的热议。

毫无疑问,医疗领域已经成为AI的必争之地,这一巨大的行业缺口已经打开,正等待开发。