2022年11月17日，北京衛(wèi)視《我是大醫(yī)生》節(jié)目現(xiàn)場，北京積水潭醫(yī)院智能骨科病房王軍強主任現(xiàn)場還原了傳統(tǒng)骨盆修復(fù)手術(shù)和骨科機器人修復(fù)骨盆手術(shù)，無論是否懂醫(yī)療，但凡看過視頻，都會震驚于其操控之穩(wěn)、精度之高、創(chuàng)傷之小，都會立刻理解其對于患者的巨大價值，這就是天智航天璣骨科手術(shù)機器人。

北京衛(wèi)視《我是大醫(yī)生》節(jié)目現(xiàn)場截圖

1、骨科手術(shù)機器人明星

1985年，加州大學(xué)醫(yī)學(xué)中心放射科Kwoh YS醫(yī)生用PUMA 560工業(yè)機器人輔助CT引導(dǎo)腦腫瘤組織活檢，提高了操作精度和效率，這是人類歷史上首次將機器人應(yīng)用于外科手術(shù)，由此誕生了手術(shù)機器人這一革命性領(lǐng)域。

2000年，美國直覺外科推出達芬奇腹腔鏡手術(shù)機器人，并獲得FDA批準，成為手術(shù)機器人領(lǐng)域標志性事件，由此正式確立了手術(shù)機器人這一高科技產(chǎn)業(yè)。

作為“標準化定量化”手術(shù)締造者，經(jīng)過20年技術(shù)迭代，手術(shù)機器人在關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域迎來突破，發(fā)展出腔鏡、骨科、泛血管、經(jīng)自然腔道、經(jīng)皮穿刺等五大細分領(lǐng)域，其中腔鏡和骨科目前商業(yè)化最為成功。

手術(shù)機器人五大細分領(lǐng)域(原創(chuàng))

在腔鏡領(lǐng)域，達芬奇手術(shù)機器人幾乎壟斷了全球市場，盡管國內(nèi)有多家企業(yè)推出了腔鏡手術(shù)機器人，填補了技術(shù)空白，但達芬奇的寡頭地位依然牢不可破，未來仍有很長的路要走。

在骨科領(lǐng)域，全球范圍并未形成巨頭壟斷和技術(shù)依賴的局面，我國盡管起步比較晚，但經(jīng)過10余年發(fā)展，在基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)及自主產(chǎn)品等方面均取得突破，無論是定位精度還是臨床適用范圍均已達到國際領(lǐng)先水平，這其中最耀眼的便是脫胎于國家863骨科機器人項目的天智航，其發(fā)展歷程堪稱國內(nèi)醫(yī)工結(jié)合創(chuàng)新的典范：

2002年，北京積水潭醫(yī)院聯(lián)合北京航空航天大學(xué)等多家單位聯(lián)合啟動了骨科手術(shù)機器人技術(shù)研究；

2004年，完成了中國首例機器人輔助骨科手術(shù)，解決了傳統(tǒng)骨折內(nèi)固定術(shù)定位困難、主要依賴術(shù)者經(jīng)驗及術(shù)中透視等的瓶頸；

2006年，已正式成立天智航與北京積水潭醫(yī)院聯(lián)合完成了中國首次骨科手術(shù)機器人異地遠程手術(shù)試驗，從技術(shù)上驗證了骨科手術(shù)遠程化的可能性；

2010年，天智航成功研制出中國第一臺完全自主知識產(chǎn)權(quán)的骨科手術(shù)機器人，獲得了國內(nèi)首個骨科手術(shù)機器人III類器械注冊證，填補了國內(nèi)空白，標志著中國手術(shù)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展進入自主創(chuàng)新的新階段；

2015年，北京積水潭醫(yī)院在天璣機器人輔助下，完成了世界首例基于術(shù)中實時3D影像的機器人輔助脊柱胸腰段骨折的微創(chuàng)內(nèi)固定手術(shù)、世界首例基于術(shù)中實時3D影像的機器人輔助寰樞椎經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘內(nèi)固定術(shù)、世界首例基于術(shù)中實時3D影像的機器人輔助齒狀突骨折內(nèi)固定術(shù)，定位精度及臨床適用范圍均達國際領(lǐng)先水平；

2016年，天智航推出第3代骨科手術(shù)機器人：天璣，系統(tǒng)定位精度達到0.8mm。作為世界首臺覆蓋脊柱外科和創(chuàng)傷骨科的通用性骨科手術(shù)機器人，完成了世界首例機器人輔助上頸椎手術(shù)；

2021年，天智航天璣II通用性骨科手術(shù)機器人上市，更智能化和人性化，其國際版取得CSA認證，成為國內(nèi)第一個經(jīng)認證符合該標準的骨科手術(shù)機器人，為進入歐美市場奠定了基礎(chǔ)。

同年底，天璣系列骨科機器人覆蓋100+醫(yī)療機構(gòu)，手術(shù)量突破20000例；2022年三季度，覆蓋150+醫(yī)療機構(gòu)，手術(shù)量突破30000例；2023年第一季度，覆蓋170+醫(yī)療機構(gòu)，手術(shù)量突破40000例，天璣漸成飛躍之勢。

天璣II骨科手術(shù)機器人

2、天璣的閉環(huán)：關(guān)節(jié)置換機器人

精準、微創(chuàng)已成為是21世紀骨科手術(shù)發(fā)展的主旋律。作為推動和普及高質(zhì)量骨科手術(shù)的核心裝備，骨科手術(shù)機器人能通過合理的手術(shù)規(guī)劃、精準的手術(shù)定位與操作、最小的手術(shù)創(chuàng)傷和出血，為骨科治療提供了最有效方案，有助于患者縮短住院時間并加速康復(fù)。

目前，骨科手術(shù)機器人主要應(yīng)用于3類手術(shù)：關(guān)節(jié)置換手術(shù)、脊柱外科手術(shù)、骨科創(chuàng)傷手術(shù)，其中關(guān)節(jié)置換和脊柱外科是應(yīng)用最廣泛的。以脊柱外科手術(shù)為例，機器人能提供基于計算機化術(shù)前規(guī)劃的指引系統(tǒng)，能提高準確度及降低錯置螺絲的風(fēng)險，避免了將螺絲放置于錯誤或非最理想位置帶來的后果嚴重。

在所有類型[全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(TKA)、單髁間膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(UKA)、全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)(THA)]關(guān)節(jié)置換手術(shù)中，從膝蓋關(guān)節(jié)表面清除受損軟骨及骨骼并用人工植入物加以替代的TKA是最復(fù)雜的。比如，TKA中精準的截骨對線，對術(shù)后功能的恢復(fù)、假體的遠期生存都是至關(guān)重要的。

我們認為，一臺理想的全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)應(yīng)具有合理的力線重建、理想的間隙平衡、最少的軟組織松解。因此，如何減少手術(shù)創(chuàng)傷、重建關(guān)節(jié)運動學(xué)特征、最優(yōu)軟組織適配成為膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)中的難點。

過去幾十年，盡管假體設(shè)計和手術(shù)技術(shù)不斷優(yōu)化，但關(guān)節(jié)置換失敗率卻沒有降低，其原因可能在于“人手” 的局限性。天璣關(guān)節(jié)骨科手術(shù)機器人的出現(xiàn)，以高精度解決了上述問題，帶來了更準確的力線恢復(fù)精度及軟組織平衡、更小的創(chuàng)傷和出血、更短的住院時間，更快的術(shù)后功能恢復(fù)，更長久的假體使用和更低的翻修風(fēng)險。

天璣關(guān)節(jié)骨科手術(shù)機器人

天璣關(guān)節(jié)骨科手術(shù)機器人(TiRobot Recon 骨科手術(shù)導(dǎo)航定位系統(tǒng))， 是在天璣II平臺上拓展了膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)適應(yīng)證，繼承了精準、穩(wěn)定、安全和高效的人機交互等優(yōu)勢，其搭載了眼(主動紅外發(fā)光追蹤系統(tǒng))、腦(智能手術(shù)規(guī)劃平臺)、手(更適合骨科手術(shù)的機械臂)，實現(xiàn)了距離誤差≤1.5mm、角度誤差≤1.5°、下肢力線角度誤差≤0.5°的綜合定位精度，達到世界領(lǐng)先水平。

此外，還針對臨床手術(shù)難點設(shè)計了全新智慧軟件系統(tǒng)和工作流程，其簡捷規(guī)劃、動態(tài)平衡、自由截骨、無縫隨動四大優(yōu)勢有效提高了矯形手術(shù)診斷、定位、操作和假體置入的質(zhì)量，實現(xiàn)了輔助醫(yī)生完成更有價值的骨科精準微創(chuàng)手術(shù)：

1）簡捷規(guī)劃，其行業(yè)領(lǐng)先的AI技術(shù)在術(shù)前規(guī)劃及配準上極具效率，能確保10分鐘內(nèi)完成手術(shù)精準規(guī)劃，不僅業(yè)界最快，還基本無需人工二次調(diào)整，保證了高頻次手術(shù)的需求；其自適應(yīng)配準算法帶了更自由的配準方式，醫(yī)生無需尋找特定點位，2-3分鐘即可完成整個配準流程，且配準平均誤差≤0.5mm，實現(xiàn)了規(guī)劃自由。

2）動態(tài)平衡，其集成的置換軟件系統(tǒng)和光學(xué)定位系統(tǒng)，可進行軟骨厚度測量，以保證截骨精準性，并實現(xiàn)了真正意義上的-10°~130°全角度動態(tài)平衡，兼顧了力線和間隙平衡；可進行運動學(xué)評估，幫助醫(yī)生合理選擇假體，指導(dǎo)軟組織平衡，有效延長假體使用壽命，實現(xiàn)了手術(shù)方案自由。

3）自由截骨， 其獨有的十字導(dǎo)槽、全向示蹤器等專利設(shè)計，從軟硬件上都賦予了醫(yī)生更自由的截骨體驗：截骨順序、截骨工具、截骨角度與截骨量都可自由選擇，讓機器人手術(shù)更貼近傳統(tǒng)手術(shù)習(xí)慣，讓醫(yī)生有更強的操控感，也減少了醫(yī)生額外學(xué)習(xí)成本，實現(xiàn)了截骨自由。

4）無縫隨動，其行業(yè)領(lǐng)先的動態(tài)體位追蹤技術(shù)能在毫秒內(nèi)反應(yīng)，確保術(shù)中機械臂與患肢位置全程相對鎖定，無需反復(fù)校驗、調(diào)整，減少對機器、患者的擺位限制；同時支持腿架和非腿架截骨操作，讓醫(yī)生能根據(jù)個人習(xí)慣完成截骨操作，擁有更舒適體驗，實現(xiàn)了人機交互自由。

至此，天智航成為了全球第一家也是唯一一家擁有適用于關(guān)節(jié)置換、脊柱外科和創(chuàng)傷骨科的骨科手術(shù)機器人的企業(yè)。

相較脊柱外科，關(guān)節(jié)置換手術(shù)的應(yīng)用范圍也更廣。根據(jù)第三方機構(gòu)調(diào)研，2020 年關(guān)節(jié)置換手術(shù)機器人全球市場規(guī)模7.25億美元，占全球骨科手術(shù)機器人市場的52.0%。此外，隨著關(guān)節(jié)炎患病率上升、以及對提升植入物存活率需求提升的推動，全球關(guān)節(jié)置換手術(shù)機器人市場規(guī)模保持快速增長。

由此，實現(xiàn)關(guān)節(jié)置換、脊柱外科和骨科創(chuàng)傷閉環(huán)的天璣機器人，將迎來又一個發(fā)展高峰。

3、向下扎根與向上生長

2021年12月，工業(yè)和信息化部等十部委發(fā)布《“十四五”醫(yī)療裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，明確提出要提升國產(chǎn)腔鏡手術(shù)手術(shù)機器人、骨科手術(shù)機器人等智能手術(shù)機器人的性能水平。

與此同時，知名咨詢機構(gòu)發(fā)布統(tǒng)計數(shù)據(jù)，作為全球最大的骨科機器人市場，2020年美國市場規(guī)模增長至13.9億美元、骨科RSA手術(shù)約11萬人次、滲透率已達7.6%。相比之下，盡管中國人口基數(shù)大，但2020年市場規(guī)模僅為0.43億美元，骨科RSA手術(shù)約1000人次、滲透率僅有 0.03%。

由此，我們會得出結(jié)論：相較于美國的蓬勃發(fā)展，在強力政策支持下，中國骨科機器人的未來是一片藍海。前景廣闊當然是對的，但我們更應(yīng)該思考的是如何讓夢想變成現(xiàn)實。目前，導(dǎo)致我國骨科手術(shù)機器人滲透率低的原因可歸納為以下兩點：

1）底層的產(chǎn)品力問題

的確，骨科手術(shù)機器人的定位導(dǎo)航功能非常重要，顯著帶來了更小的創(chuàng)傷和更短的住院時間，對患者友好度較高；不過，醫(yī)生還需要更好的骨科手術(shù)機器人。比如，提供更多更智能功能，全流程參與手術(shù)，真正解決臨床痛點。

2）頂層的高價格問題

目前，骨科手術(shù)機器人市場價類似于高端CT/MR；但與CT/MR不同的是，其使用率較低。這是因為與作為圖像引導(dǎo)工具的移動C形臂類似，作為高難度手術(shù)術(shù)中導(dǎo)航或規(guī)劃工具的骨科手術(shù)機器人使用率也很難高，再加上目前骨科手術(shù)機器人多是“專機專用”(即關(guān)節(jié)置換機器人只用于關(guān)節(jié)置換，脊柱外科機器人只用于脊柱外科)，更加劇了醫(yī)療機構(gòu)承受其的高價格。

對此，天智航給出了自己的答卷：

1）在產(chǎn)品方面

天智航在突破核心部件國產(chǎn)化解決“卡脖子”問題外，還積極拓展適應(yīng)證，實現(xiàn)了骨科三大術(shù)式全覆蓋，并集成了更多更智能功能的全流程解決方案，使其真正成為骨科醫(yī)生的得力助手，比如天璣II骨科手術(shù)機器人和天璣關(guān)節(jié)骨科手術(shù)機器人便是很好的榜樣。

更重要的是，未來天璣機器人將打通關(guān)節(jié)置換、脊柱外科和創(chuàng)傷骨科三個細分領(lǐng)域，做到“一機多用”，在提升產(chǎn)品通用性及競爭力的同時大幅降低醫(yī)院使用成本，讓更多患者以更低的成本受益。以關(guān)節(jié)置換為例，除全膝關(guān)節(jié)置換外，還將覆蓋單髁間膝關(guān)節(jié)置換、全髖關(guān)節(jié)置換等領(lǐng)域。

此外，還與多家企業(yè)合作，結(jié)合雙方的專業(yè)能力和資源優(yōu)勢，開發(fā)出更智能、更精確的機器人手術(shù)整合方案，進一步推動骨科手術(shù)行業(yè)高質(zhì)量的發(fā)展。

2）在價格方面

天智航探索了與達芬奇不同的商業(yè)模式，即與醫(yī)療機構(gòu)共建骨科手術(shù)機器人微創(chuàng)手術(shù)中心，天智航提供開展手術(shù)所需的骨科機器人、配套耗材和技術(shù)支持，醫(yī)療機構(gòu)根據(jù)手術(shù)量支付技術(shù)服務(wù)費，不僅有利于降低醫(yī)療機構(gòu)的資金壓力，還有利于促進天智航收入來源更多元化，更重要的是提升了天智航與醫(yī)療機構(gòu)之間的互動效率，推動產(chǎn)品迭代開發(fā)，隨著其技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈越來越成熟，無論產(chǎn)品力和售價都必然會越來越有競爭力。

此外，在高值耗材國家集中帶量采購的背景下，天智航與國內(nèi)骨科產(chǎn)品線覆蓋最全的威高骨科合作獲得渠道優(yōu)勢，進一步增強品牌影響力和持續(xù)盈利能力。

這是天智航的選擇，也是值得所有骨科手術(shù)機器人學(xué)習(xí)的選擇，因為唯有向下扎根、接地氣，才能向上生長、見陽光。。。