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国内手术机器人发展概况与产品介绍 [复制链接]

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大医疗机器人的分类方式

根据国际机器人联合会(IFR)的划分,医疗机器人主要涵盖手术机器人、康复机器人、辅助机器人以及服务机器人这四大类别。

2大图:医疗机器人分类概览

手术机器人是医疗机器人领域中的一类重要机器人,它们在微创手术中发挥着关键作用,通过精确的操作和远程控制,提高了手术的效率和安全性。康复机器人则是致力于帮助患者进行康复训练,通过物理疗法和运动疗法等方式,促进患者的身体恢复。辅助机医院的各种场景中,从协助医护人员工作到提供患者服务,它们都发挥着不可或缺的作用。而服务机器医院内部的服务,如清洁、消毒和送药等,它们医院的服务效率和质量。

3.手术机器人

手术机器人在医疗领域的应用日益广泛,尤其在骨外科、神经外科、腹腔镜外科以及血管介入治疗等科室中发挥着至关重要的作用。当前市场上,主要的产品包括外科手术机器人、放疗机器人、骨科机器人、血管介入机器人以及腔镜机器人等,它们通过精确的操作和远程控制,显著提高了手术的效率和安全性。

4.康复机器人

康复机器人在医疗康复领域也扮演着不可或缺的角色。它们的主要产品包括悬挂式康复机器人、外骨骼机器人以及护理机器人等,这些机器人能够协助患者进行康复训练,提高康复效果,减轻医护人员的工作负担。

5.辅助机器人

辅助机器人在医疗领域也发挥着重要作用,它们的产品范畴广泛,包括胶囊机器人、配药机器人、诊断机器人以及远程医疗机器人等。这些机器人能够协助医护人员完成一系列任务,提高医疗效率,同时减轻医护人员的工作负担。

6.服务机器人

服务机器人领域主要包括医用物流机器人、消毒杀菌机器人以及移送病人机器人等。近年来,我国服务机器人市场持续壮大,智能技术进步迅速,已与国际领先水平相当。自年我国开始引进外科手术机器人以来,这些机器人已在一医院中发挥着重要作用,应用效果颇佳。

目前,我国医疗机器人的应用需求日益旺盛,应用范围也日益广泛。康复机器人在其中占据了重要地位,应用比例高达4%。同时,辅助机器人和手术机器人的应用也日益受到重视,分别占据了7%和6%的市场份额。图2展示了医疗机器人在不同领域的应用占比。根据前瞻研究院的数据,我国智能医疗机器人在年的市场规模已达到43.2亿元,并且预计到年,这一数字将突破百亿元大关。当前,数字化和智能化技术正推动着智能医疗机器人领域的发展。随着国内产学研合作的不断深化,以及产业资本的持续投入,智能医疗机器人的技术研发正取得显著进展,其应用场景也将进一步得到拓展。资料来源:前瞻研究院

接下来,我们将深入探讨各个领域的手术机器人代表产品。首先,让我们聚焦于神经外科领域的手术机器人。目前,国产的神经外科机器人主要被应用于立体定向手术,尽管国内开颅手术机器人的研究尚处于初级阶段,但已取得了一系列重要进展。

其中,华志微创、医院联合研发的CAS-R-2型无框架脑立体定向手术系统,作为国内首款具有完全自主知识产权的神经外科手术机器人,备受瞩目。该系统不仅将手术规划、导航与立体定向功能完美结合,还极大地拓宽了神经外科手术的应用范围,提高了手术的安全性。

CAS-R-2手术机器人系统已经历了多次技术革新和临床验证,其精度高达0.8毫米以内,成为国内临床数据最详实、精度最高的神经外科手术机器人。该产品能让患者在清醒状态下接受手术,整个过程仅需半小时左右,手术创口微小,术后恢复迅速,且不留瘢痕。特别值得一提的是,该款机器人于年突破了传统手术的年龄限制,将手术适应症扩展至儿童群体,彰显了其卓越的创新能力和临床实用性。

CAS-R-2手术机器人系统主要由三部分组成,包括控制系统、机械系统和成像系统,协同工作以实现精确的手术操作。

手术导航软件系统:采用3D实时技术进行手术规划,提供简洁而清晰的交互界面,助力医生精准锁定病灶位置。五自由度机械臂:确保手术过程中的高度灵活性和精确性。开放化的手术工具平台:兼容多种手术器械,满足不同手术需求,提升手术的适用性和效率。Cranibot智能开颅手术机器人系统

Cranibot智能开颅手术机器人系统,医院第一医学中心神经外科与北京理工大学智能机器人研究所携手打造。经过颅骨模型试验、动物头颅实验及活体动物实验的严格验证,该系统已实现基于力觉反馈的控制、CT影像导航、人机交互控制算法以及术中实时显示。通过这些创新技术,Cranibot不仅提高了开颅手术的效率,更确保了手术的精确度,为患者带来更佳的治疗体验。

“黎元”机器人系统——微创神经外科的新利器

“黎元”机器人系统,是在国家计划的支持下,由北京航空航天大学、医院及清华大学共同研发的神经外科立体定向手术辅助系统。该系统融合了BH医疗机器人、手术规划仿真及双目视觉定位等技术,能自主引导机器人到达预定手术位置,为医生提供精确的导向和定位。此系统特别适用于脑及体部病变的诊断与治疗,且在常规手术难以解决的病例上展现出显著优势。

“睿米”机器人——脑外科手术的“GPS”

“睿米”机器人,由北京柏惠维康科技有限公司精心打造,堪称脑外科手术的“GPS”。其独特之处在于能够帮助医生在不开颅的情况下,精准定位到颅内的细微病变,实现微创、高效的无框架立体定向手术。该系统定位精度高达mm,手术创口仅需2mm,平均手术时间仅30分钟。术后观察2~3天,患者即可出院,大大缩短了恢复时间。

软件规划系统:该系统融合了三维可视化和多模态影像融合技术,为医生观察病灶及其周边血管提供了有力支持。通过此系统,医生能更清晰地规划出最佳的穿刺路径。

双目摄像头:其精准识别能力使得患者和标志物能被准确捕捉,并建立与现场场景的一一映射关系,从而实现精细的手术导航。

机械臂:机械臂能自动定位到预先规划的靶点和路径,定位精度高达mm。此外,医生还可以通过机械臂的多功能操作平台执行多种术式,如活检、抽吸、植入等。

值得一提的是,北京柏惠维康科技有限公司的“睿米”神经外科手术机器人已于年4月3日顺利通过CFDA三类医疗器械审查,成为国内首批正式获批的神经外科手术机器人之一。这款机器人不仅填补了国内空白,还为医生提供了丰富的术式选择,如活检、抽吸、毁损、植入和放疗等,适用于脑出血、脑囊肿、帕金森、癫痫等多种疾病的手术治疗。图5展示了“睿米”机器人Remebot的外观,该机器人由北京柏惠维康科技有限公司研发,并已通过CFDA三类医疗器械审查,成为国内首批正式获批的神经外科手术机器人之一。此外,我国还自主研发出首款神经外科创新手术机器人,该机器人融合了国际领先的无接触视觉定位、颅内血管重建、智能避障及力传感等尖端技术。这款机器人不仅能帮助医生快速定位颅内病灶和脑功能区,还能引导医生进行精确的手术操作,如快速穿刺和电极植入,同时有效避免损伤颅内血管及重要功能区。

值得一提的是,该技术源自清华大学,是一款具有自主知识产权的全国首款适用于成人和儿童的手术机器人系统。它可以帮助医生制定精准的手术方案,并根据手术规划进行快速穿刺/引流抽吸、定向定位及电极植入引导,确保手术的安全性和有效性。

7大五大领先技术:

影像融合技术:此技术独特且出色,能将所有信息尽收眼底。与立体定向框架技术相比,它减轻了病人的痛苦,扩大了适用年龄范围,消除了植入死角,并显著提高了手术效率。在临床应用中,该技术使病人在全麻状态下也能保持舒适,且无需使用小儿头托即可固定头部,从而避免了植入死角的问题。更令人瞩目的是,使用机器人进行立体定向手术的时间仅为使用框架手术的/3。

血管重建技术:华科精准手术机器人通过多模态影像融合技术实现了颅脑血管的三维可视化,这一创新功能有效降低了颅内出血的风险。结合高精度的定位定向设备,该技术为手术提供了全面的安全性保障。

手术细节处理:该机器人产品提供了两种可选的注册方式——无接触式计算机视觉和基于Marker点的方法,从而在确保手术灵活性的同时,最大程度地减少了创伤。此外,IEBM避撞算法的加入,进一步提升了产品的智能化水平。

面配准技术:华科精准自主研发的计算机视觉面配准技术具有全自动高精度配准的特点。通过高精度摄像头扫描皮肤表面形成的扫描点云,与实际人体表面进行三维面配准,再利用优化的LOOWA算法进行精度优化,这一核心技术使手术机器人的精度达到了国际领先水平。

避障算法:该算法能够智能地建立病人头颅模型与固定架等环境障碍模型,并通过自动寻优算法找到最佳避障路径,确保机器人能够安全高效地到达规划的指定位置。图6:神经外科手术机器人资料来源:华科精准

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