手术机器人创新医械产品技术与专利分析.docx

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1、手术机器人创新医械产品技术与专利分析2023-03-1309:10前言导读手术机器人是一种先进的医疗设备,借助微创伤手术及相关底层技术的发展而发明。手术机器人被用于在高于人类能力的微创伤手术领域中实现高于人类能力的对手术器械的精准操控。手术机器人通常由手术控制台、配备机械臂的手术车及视像系统组成。外科医生坐在手术控制台，观看由放置在患者体内腔镜传输的手术区域三维影像，并操控机械臂的移动，以及该机械臂附带的手术器械及腔镜。机械臂模拟人类的手臂,为外科医生提供一系列模拟人体手腕的动作，同时过滤人手本身的震颤。机器人手术系统是集多项现代高科技手段于一体的综合体，其用途广泛，在临床上外科上有大量的应用

2、。外科医生可以远离手术台操纵机器进行手术，完全不同于传统的手术概念，在世界微创外科领域是当之无愧的革命性外科手术工具。经过数十年发展，手术机器人现在主要用于五个快速增长的主要外科领域,其中的骨科、介入手术机器人是及其重要的一个版块。手术机器人市场概览当前，随着人工智能、物联网等新科技的快速渗透，医疗健康正在与机器人全面融合,引领外科技术大变革。手术机器人行业迎来快速发展，赛道火热，备受资本青睐。根据Frost&Su11ivan的统计,2023年全球机器人手术市场规模为61亿美元，预计从2023年到2028年将以17.60%的复合年增长率增长,到2028年将达到222.7亿美元（折合人民币约为1

3、414亿元）。我国手术机器人市场发展迅猛，根据Frost&Su11ivan的统计，市场规模由2016年的人民币853.6百万元增至2023年的人民币2,934.5百万元,年复合增长率达36.2%,预计2030年中国手术机器人的市场规模将达至人民币58,425.9百万元,年复合增长率为34.9%o手术机器人是将机器人技术应用在医疗领域,显然的,机器人手术是使用机器人系统完成的外科手术类型，机器人辅助手术的开发旨在克服现有的微创手术程序的局限性，并增强外科医生进行开放手术的能力。手术机器人集成了医学、材料学、自动控制学、数字图像处理学、生物力学、机器人学等诸多学科为T本的新型交叉科学。一般情况下，

4、从临床医学应用角度可将手术机器人主要分为腔镜手术机器人、骨科手术机器人、泛血管手术机器人、经自然腔道手术机器人、经皮穿刺手术机器人。下面两幅附图分别给出了各主要细分手术机器人的应用场景和市场规模情况，供各位读者参考。分具应用场景校位手术机8人可遂行广之美型的手术,例如泌尿外科、妇科、叫外科及警外科手术,胞位令外科医生的规税可延伸至戒人的体内.而机械臂则模仿真双手以援住及出示政院及，木2S板.青科小衣机E人骨科手术机若人用于协助野科手术，例如关节五楼手术及讣姓手术中的螺灯内固定手术.骨科手和机器人提供住的孑米瓜城彩像、叶健康计队的强伤代收他及史怏康.没向管手术机25人泛Jfe管手表相科人是辅助医

5、生运假校制导管导”送疗手术的机电系统.主要用于治疗心肢、外周女管系缄及就仰中的it管或,相关4官挨癌展自照校道手术如后人杼有关手术器械通过人体自然腔道送达手术区域.并可控制其进奸沙斯或手术的机器人.可用于检交帅、后及掰#手展经皮穿婀手表枇话人主要牧桑组织样本用作冷断用途.例为早期肺建、扎腺建及前列检捶的检渊此经皮有*1手长加8人外,经史辛刎机器人亦用于泉生治疗崔小,例如及皮筲使取石术，谟手术MitG患者计坏的切口去除计结无。资料来冠：姬创机d人招股由、开法H琴叼咒所40dM)115000.0XXWOO2S0n0XOOISWOO)00000SO1)O。00TO1S2016201720)8MW20

6、2oa2om】OnE2。XfZOKf2O26C的便缸人的巾始ME慑2JM.4270IjO3145338Gu4723252MJ69363MU1*0M49131499“5MS1I007.4骨科业21人的布场国银133.32Sa450S.09110ISCM613323%33182.21191.335J7J4036.746SM任Ihn帆舞人的，Ii均堪模293098UjO28031467.71607M)9357131023.51605.5MnjSKm机卷入的市域烛程00U1193423756207541146S461021713%Q17.9经发穿M到排人的市场畿校1SZ919S.22319291136

7、6SIMS444.9SS&.2717.09sas123，1487.3历世乔木机Ii人的酒场规模32634110541675561043.911864176282421.3JOSJO3871248W46022.0n1恭机人鼠。场3梢”收VMM0人的小场忡Nn加Y1人的山0e枸任力Vt机8人的。*螳检计科机糊人的0格城R发件机21人均加场规粒做据来at:Erost&Su11ivan.开源逐“研究所笔者认为，随着时间发展，对于国内手术机器人市场而言，各大厂商会面临如下5个方面的竞争，分别为：1技术战，入局者众多，内卷严重，而且在技术上目前国外先进巨头具有一定优势,国内厂家只有通过技术上“高人一等才能

8、脱颖而出。2 .临床战，目前手术机器人虽然种类繁多，但是依然是医械法规强监管的产业,且市场受众面以大城市的大医院为主体，在如此众多的品牌上市过程中，临床资源就显得弥足珍贵。3 .融资战，手术机器人是一个多学科高度集中的产品，研发周期长，临床要求高，各方面人力资源也紧张稀缺，必然需要高额的投入，这些都需要大量的资本投入，因此手术机器人的玩法从资本市场来讲其实就是谁的资本强谁成功率大”。4 .营销战，随着国内、国外厂商的产品逐步上市，需要卖出去，也需要市场各群体的认同，更需要占据市场率,因此在众多同类型同适应症的手术机器人中卖得好才是各大厂商的终极目标，才是“长久之计”。5 .专利战，专利对于手术

9、机器人而言十分重要，当然也是技术层面的演化，更是各大手术机器人厂商市场角力的重要武器，甚至是终极核武，规避设计风险、占据市场率都需要专利的辅助，达芬奇在腔镜机器人领域”叱咤风云”恰恰是得益于专创新医疗器械动态近日，中国医学科学院阜外医院成功应用微亚医疗科技（苏州）有限公司全自主研发的“微亚冠通微创血管介入手术机器人,完成世界首例全程机器人辅助冠状动脉造影手术。此举标志着微亚冠通”成为国内首款通过自主研发，实现冠脉造影术式临床应用突破的手术机器人。血管介入手术机器人优势明显根据中国心血管健康与疾病报告2019，我国心血管患者人数3.3亿人，并且患病率及患者人数均处于上升态势。微创血管介入手术作为

10、心脑血管疾病一线治疗手段具有广大的应用场景，国内目前已有超过1800家医院开展血管介入手术,2019年仅冠脉介入手术量就达到504万例,其中约400万例仅做造影。而传统血管介入手术存在专业医生稀缺、且手术面I1缶辐射风险等痛点,医生手术全程在X射线下进行，防护服重达20KG,对医生体力消耗极大，且当前防护手段只能有效屏蔽约50%辐射，影响医生身体健康。血管介入机器人优势明显。它可实现室外操作，避免射线辐射；坐姿操作，屏幕易于观察，手术更稳定；具备点动能力，递送精度更高；50倍扭力放大，导丝操控更容易；同时可以实施远程手术，使用场景更广泛。完成世界首例全程机器人操作此次冠脉造影手术由中国医学科学

11、院阜外医院教授窦克非，在导管室外通过微亚冠通手术机器人的操作台，对导管、导丝进行全程操控。利用手术机器人快速、精确地将造影导管递送至受试者心冠血管的冠状动脉开口，在造影导管内注射造影剂，从而顺利完成受试者冠状动脉造影手术。目前已上市的同类产品，需要人工手动将导管送到升主动脉根部，再进行机器人辅助操作。值得一提的是,手术成功验证了微亚医疗血管介入手术机器人对现有冠脉造影术式的临床价值，这主要包括：1、全程机器人操作，医生不受DSA辐射：医生在导管室外进行操作，手术过程中术者受到辐射量为O；2、机器准备时间短：手术开展前仅需5分钟便可完成全部安装，且机器模块设计精巧，易于医生理解和操作；3、手术操

12、作稳定：有了机械手臂的配合,大大的提高了手术的精确度，故而降低了术后并发症的概率。本次冠脉造影手术的成功标志着微亚医疗在血管介入手术机器人领域的技术创新在临床上获得了验证。微亚冠通成为国内首款通过自主研发，实现冠脉造影术式临床应用突破的手术机器人，同时也完成了世界首例机器人全程辅助的冠状动脉造影。专利技术解析彳散亚医疗对其手术机器人进行了全方位的专利布局，笔者针对其独特的耗材递送展开专利技术解析：1技术问题微创血管介入手术是心脑血管疾病诊断、治疗的基本手段，目前实施的多数血管病变诊断、血管重建手术都需借助这项技术。导丝导管的操作是微创血管介入手术的核心内容,决定着手术质量。目前，介入医生借助数

13、字剪影血管造影成像技术(DSA)手动完成导丝-导管在病人血管内的定位操作。导丝、导管、球囊导管是手术中使用的基本器械，使用机器人装置进行导丝等医疗器械的定位操作，有利于提高定位操作精度与稳定度,将医护人员从辐射中解放出来、避免医护人员因穿厚重铅衣而带来的附加伤害、避免医护人员因疲倦而造成术中操作不可靠的情况、改善传统介入手术极度依赖医生个人经验的情况、降低介入手术的学习曲线、为血管介入手术提供更精确的操作。医用导管为空腔管状结构,内部的空腔用作造影剂注射通道或医疗器械输送通道。由于导管硬度较强不便于完成血管选择,采用柔顺性较强的实心导丝引导导管进入靶定血管。手术过程中，医生在股动脉或挠动脉进行

14、血管穿刺并留置血管鞘，作为导管进入血管的入口。导管经血管鞘入患者体内的血管，导丝从导管内部的通道进入血管。通常由介入医生与其副手两人四手完成对导管、导丝前进、后撤以及旋转的控制。在传统技术中，利用机器人辅助血管介入手术时，利用机器人实现导丝前进、后撤以及旋转是最为核心的功能之一。要实现对导丝的运动控制，首先须实现导丝的无损夹持。由于导丝表面为超滑泥瞅涂层，而传统夹持方法易出现夹不紧或夹持过紧而损坏导丝表面涂层。同时,导丝转动不能受夹持装置的干扰，因此导丝转动装置必须与夹持装置一体化。此外，导丝会直接进入患者体内，对无菌条件有较高的要求。传统血管介入手术机器人的导丝驱动装置存在以下几个方面的问题

15、：由于导丝递送和旋转采用夹持方法，现有导丝驱动装置只能与导丝夹持装置协同操作。由于导丝表面具有超滑泥瞅涂层,采用夹持方法实现导丝递送和旋转不能克服遇到阻力时，导丝容易滑动、导丝递送和旋转精度低的问题,导致导丝递送装置递送效果不稳定；而且结构复杂、无菌环境实现不彻底。因此，业内存在对性能进一步改进的导丝驱动装置的需求。2、核心技术方案一种用于血管介入手术机器人的导丝驱动装置,包括：壳体、导丝旋转驱动机构和导丝递送驱动机构,导丝旋转驱动机构包括动力输入轴、动力输出轴和传动机构,动力输入轴沿壳体径向延伸,其动力输入端与外部动源连接，动力输出端上设置有第一传动齿轮，动力输出轴沿轴向延伸并包括壳体内部的内轴段和壳体外部的外轴段，外轴段为空心轴段，内轴段上设置有第二传动齿轮，传动机构包括第一和第二传动齿轮；动力输出轴上设置有电机安装台，电机安装台上设置有中心孔，该中心孑1外轴段的内轴孔联通；导丝递送驱动机构包括电机,电机固定地安