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睿进科技专注单孔消化道内窥镜手术机器人

2020-10-14 09:30
动脉网
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在达芬奇手术机器人长达20年专利的垄断下,国产手术机器人就像一块沉潜于水面下的冰山,露出水面的只有一角。随着达芬奇手术机器人专利的到期,国产手术机器人竞相涌现,百花齐放,刺激行业持续发展,而睿进科技就是其中一家。

不一样的是睿进科技在手术机器人上所做出的突破并非对传统手术机器人技术的延续,而是理念与技术上的创新。

许嘉铭先生于香港中文大学获得信息管理系学士及金融工商管理系硕士、清华大学获得金融系硕士,并任鹰眼投资总监、多家投资公司投资顾问的许先生拥有广阔的投资视野,现任香港大学SPACE中国商业学院的金融工程专业客席讲师,他过往的投资经验以及通过他曾教授的学生那里了解到,国内医疗技术相对落后,医疗器械价格昂贵且没有海外先进,并普及率极低,尤其三线四线城市或更小的地方,仍存在很大市场空间。

与此同时,他了解到郭嘉威副教授在香港大学机械工程系研发的出消化道内窥镜手术机器人系统,并准备启动动物测试。他认为该技术不仅几乎成型,机器人系统所需要配备比达芬奇手术机器人小,而且简化了手术流程,降低医疗成本,更能够惠及大众。许先生慧眼独具,搭档睿进科技创始人郭嘉威教授为其项目进行商业发展,以突破行业的技术壁垒。

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郭嘉威教授(左) 许嘉铭先生(右)

郭教授有十多年研发手术机器人的经验;他毕业于香港中文大学机械与自动化工程学系,参与研发第一个中国书法机器人,于伦敦帝国学院哈姆林手术机器人研究中心攻读博士学位主攻机械内窥镜控制后,以裘槎学人(Croucher Fellow)身份前往哈佛医学院深造核磁共振成像(MRI)手术机器人的研究。于香港大学任职期间亦研发出多个MRI手术机器人原型,包括全球首个用于双边立体定向神经外科手术的MRI导航的机器人。

至今,郭教授共发表九项国际专利,与超过40位临床医学学者及 80 位工程学者合作出版共 105 篇期刊论文、会议论文及书籍,更于多个国际顶级机器人会议上获得奖项。郭教授团队的研究成果获得大量的关注,吸引数十媒体报导相关研发成果。其中,可用于MRI手术环境下安全使用的液压驱动马达专利技术更获得许可,于睿进科技进行MRI手术机器人零部件商品化的研发。

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2018 IEEE 国际机器人与自动化会议最佳学术会议论文奖

近年来,郭教授将其研究重心转移到内窥镜手术机器人领域上。于内窥镜手术机器人系统为其首个“回归”项目。

回顾十多年的科研经历,郭教授感概地对动脉网表示本科时期研发的书法机器人的经历成为了其在技术积淀上的优势:“让机器人写书法说起来简单,但实际上存在很多难点,因为写书法要求灵巧与不同的力度控制,这对机器人来说非常困难。” 书法讲究的笔划勾勒恰巧与内窥镜手术机器人要求的精细动作有很多相同之处。将从前用于书法机械人的经验应用于内窥镜手术机器人之上,必定能够解决现时技术的痛点。

消化道内窥镜手术机器人系统的前世今生

正如许嘉铭先生所说,虽然达芬奇手术机器人成功率高达99%,但仍存在三大问题:

首先,达芬奇手术机器人价格昂贵,前置投资金额庞大,中国市场占有率不足欧美地区;

其二,达芬奇手术机器人使用的是80年代的技术,产品大而重,许多需在狭小空间内完成的手术达芬奇手术机器人操作起来非常困难,欠缺精巧度、灵活度;

其三,作为典型的腹腔镜手术机器人,它并未覆盖所有病灶手术领域,尤其是上消化道手术;

痛点背后亦是机遇,睿进科技正是瞄准了这一痛点推出了通过口腔进入人体的消化道内窥镜手术机器人系统。该系统利用柔性机械臂实现微创化、小型化、精细化治疗,填补达芬奇手术机器人领域的空白市场。

郭教授团队所研发消化道内窥镜手术机器人系统具有以下特点及优势:

1.采用多段柔性连续体结构,针对内镜粘膜下剥离术(endoscopic submucosal dissection,ESD)狭窄的手术环境做了结构上的优化,机械臂可以放进内窥镜的传输工具腔道,保持最小的体积(直径<2.8mm)的情况下,同时不降低需要的可施展的力道;

2.微型机械臂的伸缩度可调,针对不同的手术步骤(夹取组织、电刀切割),能够加装不同手术器具,使之具备在狭窄环境下灵巧操作的能力;粗细大小设计更可针对手术类别作调整,从而简化设计流程;

3.该微型机械臂也有类似达芬奇手术机器人的可拆卸功能,其将作为一次性耗材,通过可拆卸模块与机器人驱动装置相连,方便更换及使用;

4.相对传统手术机器人系统,微型机械臂的控制器体积小,毋须改动手术流程设计,因此前置投资成本比传统手术机器人系统要少很多;一般医院,甚至是内窥镜中心都适合配置,对内窥镜手术的发展有推动的作用;

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内镜粘膜下剥离术(endoscopic submucosal dissection,ESD)

不难发现,郭教授团队针对消化道内窥镜手术机器人系统所做出的研究,不仅破除了传统手术机器人所无法实现的诸多难点,也补足了现时手术机器人于上消化道领域的空白,为国产手术机器人带来了新的启发。研究项目针对的ESD或单孔手术,更是治疗及预防早期消化道(食道、胃、结肠、直肠)癌病变的诊疗方法,更为国内对抗癌症的治疗开拓新希望。

研究团队预计将于2020年年底前启动动物实验测试,并于2021年上半年准备人尸实验测试。香港本地医院及专家医生对上述实验均会给予指导建议,同时,郭教授的研究团队还可使用在香港两大医学院的医学实验室的设备,这些都将加快实验进程以及实验的成功率,完成人尸实验后,研究团队将开始推动注册FDA、NMPA、CE。

目前,项目正在推进新一轮融资,以持续推进产品研发落地。

广阔应用前景,造就不可或缺的意义

在全球人口老龄化及未来医护人员严重短缺的大背景下,智能化医疗机器人将成为解决供需不平衡矛盾的最重要解决方案。过去4年,中国医疗机器人市场已增长10倍以上。

据市场咨询及调查机构Markets and Markets测算,全球医疗机器人市场规模在2027年有望突破221亿美元,相比2018年64.6亿的市场规模上涨3倍多。手术机器人在其中占据约60%的份额。随着全球人口老年化的加剧,手术机器人将拥有更大的市场。

而更加细分的内镜诊疗器械市场,我国未来几年将有望保持10%-20%复合增长率。据《2019-2025年中国内镜诊疗器械行业市场潜力分析及投资机会研究报告》数据显示,2007-2017年中国消化内镜耗材的年复合增长率为19.30%,若未来三年以15%的年复合增长率进行测算,至2022年我国内镜诊疗器械市场规模将达60亿元。

现时国内内窥镜技术多为检查或诊断之用,但内镜手术市场仍处于初期的发展阶段。很大部分的临床病患都需要轮候长时间才能接受治疗,加上消化道癌症病发率于国内越趋普遍。面对60亿的内镜诊疗器械市场基础,将手术机械化的发展潜力是不容忽视的。郭教授团队所提出的内窥镜手术机器人比现行市面上手术机器人的设置成本更低,一般设有内窥镜设备的医院只需要增设手术机器人控制器,即可将内窥镜手术机械化;市场发展以外,对我国医疗发展进程,将有重大的贡献。

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国内消化道ESD手术市场状况

而从技术层面来看,手术机器人小型化,从腹腔镜介入治疗进入内窥镜自然腔道介入已成必然趋势。

相较于由达芬奇手术机器人领导术机器人来说,于内窥镜中使用的柔性手术机器人研发难度、操作臂灵巧度最高,大多数企业仍处于研发阶段,离产业化较远,郭教授的研究团队却做出了突破。另外,手术机器人小型化为机械微型化手术工具创手术建立新的定义,促进单孔手术流程及其发展。这也是研究团队针对手术机器人所做出的的突破之所以独具意义的原因。

作者:张彩妮

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