歌锐科技“牛顿”手术机器人全球首次操刀5G远程骨科内镜手术

5月下旬,骨科微创领域多位顶级专家齐聚歌锐科技,实际操作全新一代的“牛顿”手术机器人,顺利完成了多台全球首次5G远程主从式骨科内镜微创机器人科研手术,并且在3月份科研手术的基础上,又突破了一系列新术式。

目前,全球手术机器人行业,腹腔镜和骨科手术机器人是应用最广的两大细分领域。为人熟知的“达芬奇”属于世界上第一种腹腔镜手术机器人,也是最成功的手术机器人产品;而类似于 “达芬奇”手术机器人,“牛顿”手术机器人是骨科领域出现的第一个采用主-从控制模式的脊柱内镜手术机器人系统。

全球首创的智能复合式骨科内镜全手术机器人——“牛顿”

腹腔镜手术机器人——“达芬奇”

不仅如此,“牛顿”另外还具备智能化自动导引功能,可以根据智能规划的手术路径,自动导引辅助建立精准的手术通道;还可以自动对齐手术工具和操作通道并进入通道。最后由医生通过控制台手柄操作各种手术器械完成关键的手术步骤。

此外,“牛顿”还给医生提供了操作力反馈和全景手术场景视角,给予医生更直接全面的触觉感知能力。所以“牛顿”的原理实际上是一种带力反馈主从操控+自动导引+全场景感知的全新一代智能复合式手术机器人,具有独特的创新和定位。

腹腔镜手术机器人主要应用于软组织手术,操控空间主要是厘米级别甚至更大,无法应用于骨科微创;“牛顿”骨科内镜手术机器人不光要解决骨科微创手术硬组织的问题,同样还有软组织,在软硬兼有的组织中和几毫米空间内做手术,难度更大,并且周围密布神经组织,所以对于影像引导、机械臂和手术器械操作精度的要求很高。这两大产品都有极高的壁垒,拥有不同的广泛应用领域。

“牛顿”采用总计23~29轴的多机器人臂+模块化手术器械的模组化架构,可以辅助医生完成包括远程操作在内的骨科内镜微创手术的全部核心步骤,也因此称为“全流程手术机器人”或“全手术机器人”。目前主要应用于脊柱外科微创,后续可以扩展到关节外科微创和神经外科微创领域。

“牛顿”系统具备模块化专用工具耗材

“牛顿”手术机器人操控台集成了基于高精度术中影像的智能规划界面、动态的手术三维和多切面的影像界面以及实时的内窥镜界面,从内到外,做好医生更强大的“眼睛”和“大脑”;同时集成了多功能力控手柄、高灵敏度摇杆和切换脚踏,给医生更好的操控“手”,这样结合起来便于骨科医生“手眼脑”高度结合,开展安全、精准和高效的手术。

同时,歌锐科技还开发了智能远程手术元宇宙软件和专用的远程5G机器人手术操控台,可以让医师在5G通讯技术的支持下,进行远程主从式的精准手术操作。

过往十几年,随着技术的进步,骨科领域已经有不少5G远程机器人手术的尝试,但受到机器人和远程操控技术的限制,基本上还都是远程会诊、手术规划以及导航定位。

本次歌锐科技“牛顿”全手术机器人系统的测试,实际完成了全球首次在标准商用5G条件下进行全部手术核心流程的主从式骨科微创远程手术,包括远程影像采集和处理、远程智能规划、远程自动导引、全自动摆位、自动注册、智能穿刺、快速扩张建立精准手术通道,并可以操控手术通道工作套筒和内镜的多轴运动,实现纵向/横向位置、角度与倾斜角度的灵活调整,还可以进行工具自动对准、工具自动进入、工具切换,并且还有智能碰撞检测、高灵敏度力的检测与感知。医生可以在操控台通过手柄、摇杆和脚闸对上述穿刺扩张组件、工作套管、内镜、工具钳、电凝、磨钻等关键手术工具进行控制与操作,高效安全达成手术目标。

手术中信号、数据等传输流畅,数百公里之外的从端机械臂精准复现了主控端的操作,充分实现了预期目标。同时,各位专家通过歌锐Mate-5G系统与手术室工作人员进行实时交流,如同置身同一空间,完全打破了地域限制。

此次测试,不仅开启了骨科临床发展的新篇章,更打造了未来骨科疾病微创诊疗新范式,是骨科微创领域革命性的创新突破!

多位骨科微创大咖使用和磨合

“牛顿”5G远程手术可行性成功验证

“牛顿”是全球首款主从式的骨科内镜微创全手术机器人平台,是歌锐科技团队基于过去近二十年行业积累的原研创新成果。本次在5G通讯技术的支撑下,充分验证了远程操作的安全性、可行性、实际效果。同时,也再次开展了多种创新术式的科研临床验证,临床应用场景进一步扩展。

本次科研手术测试了三大类型、近十种不同术式

单孔单通道(左);椎体成形(中);双孔双通道(右)

本轮科研手术的成功,离不开诸位专家的大力支持、精细操作和深入指导:

第三军医大学新桥医院周跃教授领衔对本次5G远程骨科内镜机器人手术进行指导,并成功实施全球首例主从控制+自动导引的机器人腰大肌入路腰椎间盘切除术;

上海交通大学医学院附属仁济医院沈洪兴教授,完成全球首例主从控制+自动导引的骨科机器人椎体成形术,并体验和指导了内镜微创机器人全流程手术;

广东省中医院陈博来教授,完成北京-山东间的全球首例远程5G主从控制+自动导引的骨科微创机器人椎间孔入路右侧L3/4腰椎间盘切除术;

北京大学第三医院海淀院区蒋毅教授,完成北京-山东间的全球首例远程5G主从控制+自动导引的骨科微创机器人椎板间后入路L4/5腰椎间盘切除术。

此前,2023年3月,山东第一医科大学第一附属医院的辛涛教授团队实施了全球首次全流程微创手术机器人辅助下的经皮脊柱内镜椎板间后入路L4/L5腰椎间盘切除术;山东大学齐鲁医院的刘新宇教授团队实施了全球首次全流程微创手术机器人辅助下的经皮脊柱内镜椎间孔入路L4/L5腰椎间盘切除术。

周跃教授实际操作“牛顿”机器人并交流指导

沈洪兴教授实际使用“牛顿”机器人并交流指导

陈博来教授(上)和蒋毅教授(下)成功进行了首次5G远程操控手术

双通道测试和3月份的首次科研手术(中:辛涛教授/下:刘新宇教授)

此外,在周跃教授和沈洪兴教授的指导下,歌锐科技高级临床医生Raymond进行了双通路科研测试。

术后,各位专家对“牛顿”系统的优异性能给予了高度评价。

在产品研发以及科研手术开展过程中,歌锐科技也得到了上海交通大学医学院附属同仁医院叶晓健教授,青岛大学附属医院马学晓教授,广东省中医院李永津教授等多位专家教授的交流指导,欢迎更多专家教授莅临歌锐指导交流。

医工交叉打造高质量创新

成熟商业化团队推动全球首创产品落地

歌锐科技成立仅两年多,便打造出完整的“精准术中影像机器人+精准导航机器人+智能软件+主从式力控多臂手术机器人+专有耗材+远程手术元宇宙”的六合一平台化解决方案,且该方案完全由歌锐科技原研创新,属国内首家。

其中,“牛顿”是全球首个智能复合骨科微创手术机器人系统,可在医生操作下参与所有核心手术步骤。而“牛顿3D”精准术中影像机器人为全球首款全电动8轴一体化移动影像系统,该产品已于2023年4月获NMPA三类证,并将于今年下半年批量生产后投放上市。

技术上的重大突破,以及研发进程的快速推进,得益于歌锐团队深厚的技术储备,以及坚持医工融合的发展思路。

团队方面,歌锐科技创始人高上毕业于清华大学,拥有机电一体化、机器人设计、3D打印和材料科学的综合背景,为数字诊疗一体化、医疗机器人领域国际资深专家,我国十三五“数字诊疗”介入国家重大专项项目负责人,并先后在国际和国内医疗巨头担任高管、副总裁等职务,拥有近20年的产品开发及全球商业化经验。

歌锐科技创始人高上与“牛顿3D”系统

创始团队拥有高端医疗“外资企业+民族企业+国家攻关项目”10余年的合作经历,共同走过了完整的产品立项、研发、申报、制造、销售全流程。其他核心成员中,既有扎根“GPS”等国际头部医疗企业10余年的行业大咖,也有在大三甲医院实战近20年的骨科专家,他们或具备深厚的精准影像、机器人、手术器械和人工智能的综合技术底蕴,或对临床需求有着深入全面的了解。完整的组织架构,保证了团队既能敏锐地挖掘临床痛点,又能将医学诉求精准高效地转化为工程语言,加快推进产品落地。

除此之外,歌锐科技已和十余家国内知名三甲医院建立了合作关系,开展了包括临床、科研、产品等在内的多个领域的深度合作,从最新、最迫切的临床需求出发优化产品,为医疗系统提供最优解决方案。

力反馈主从式操控+全自动导引+远程5G操控

“牛顿”创新“火箭” 变革骨科微创

与传统的机器人导航技术相比,“牛顿”是骨科领域第一个采用主从式操控+全自动导引,并且能够完成核心手术步骤的全新一代智能骨科微创手术机器人。此种设计可以智能化辅助医生灵活操作,大大扩展临床范围,真正提高手术效率,颠覆了骨科微创手术诊疗模式,突破了当前骨科以导航手术机器人为主的简单应用模式。同时“牛顿”实现了远程操控机器人,未来普及推广的意义更大。

典型的骨科导航手术机器人操作场景(机器人辅助局部,直接人工操作为主)

自2019年正式商用以来,5G技术已驶入发展快车道,凭借着高带宽、低延时、广连接的特点,深入融合到各行各业,医疗行业便是其中一个重要应用场景。“牛顿”这种力反馈主从式操控+全自动导引的模式,特别适合实现远程手术;且骨科微创手术因为涉及大血管等组织几率小,本身也适合微创。

本次,“牛顿”手术机器人搭载5G技术,首次验证了主从控制式机器人开展远程5G骨科手术的可行性。歌锐科技研发及IT团队自研和搭建了全套完整的5G手术解决方案Mate-5G:包括5G双工高保真实时音视频转播系统M-VRT、5G多方实时会议系统M-Meeting、5G远程控制安全系统M-Safety、5G“云”服务器M-Cloud、网络优化和监控系统M-Monitor等,并事先完成和通过了测试场地Mate-5G解决方案的高负荷压力测试,确保了术中网络状态的稳定性和最优化。

歌锐科技远程手术“元宇宙”

骨科尤其是脊柱疾病是人类病人数量最多的疾病,全球患者10亿,中国也高达4亿。骨科微创在整个外科领域中发展非常滞后,医生培养曲线长,医疗资源不均衡,远不能满足微创的诊疗需求,迫切需要医疗新技术和临床技术的巨大变革与进步。

歌锐科技“牛顿”一系列针对骨科微创临床科研手术的重大突破,对于优化医疗资源配置意义非凡。正如陈博来教授所说,国家大力推动疾病诊疗同质化、标准化,但是地域间诊疗水平差异巨大,如何让优质医疗资源下沉,提升基层诊疗服务水平,是亟需解决的问题。手术机器人的遥操作可连接起大三甲专家与基层患者,让看病不再难。

未来,歌锐科技将搭乘5G快车,并融合混合现实等更多新型技术,全力推动国产自主创新手术机器人的普及应用,让更多患者及时享受到优质的医疗服务。

立足临床需求,回归医疗本质

歌锐打造全新一代智能诊疗装备和系统

近年来,技术的革新、政策的出台以及患者需求的增加,都在推动手术机器人行业大跨步向前发展,资本市场也给予了强大的助力。

继2021年上海、北京相继将腔镜及骨科机器人手术纳入医保后,2023年4月,北京市经信局更是发布《北京市机器人产业创新发展行动方案(2023—2025年)(征求意见稿)》进一步推动手术机器人行业发展,文件提到要加快发展医疗健康机器人,推动骨科手术机器人、神经外科手术机器人等产品技术迭代,实现产品规模化应用。

2023年6月1日,科创板第二家手术机器人企业以“第五套”上市标准申请上市获批,传递了资本市场与政策支持的综合强音。而且骨科手术机器人一直是热门风口,围绕骨科手术机器人领域的融资金额高达数十亿。骨科手术机器人并非虚火,火热背后的底层逻辑在于骨科微创的发展与普及需求,迫切需要全新一代的骨科微创手术机器人的诞生。

歌锐科技“牛顿”顺势而生,开创骨科微创新时代

市场前景明朗,众手术机器人企业也加足马力创新与发展。但于歌锐而言,“牛顿”智能复合式骨科内镜全手术机器人只是一个开端。歌锐科技立足于重大的临床痛点以及深切的医疗体系需求,坚持原研创新与多元化产品布局,开发全新一代数字化、智能化和机器人化的智能诊疗装备系统(以及相应的创新耗材),正在打造多款全球首创或国际顶级产品。新一代手术机器人和诊疗装备的舰队刚刚启程,一切尽可期待。

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