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生剥鹌鹑蛋、缝合葡萄皮……来看这家企业的机器人手有多巧

2020-06-29 16:33:11来源:创新创业中关村

今天,小编给大家介绍的手术机器人,灵活的“手指”可以生剥鹌鹑蛋壳、可以缝葡萄皮……

它就是由中关村企业北京术锐技术有限公司研发的“单多孔模块化腔镜手术机器人”,利用该设备,主刀医生在3D显示器中立体高清影像的引导下,可操控各种手术工具,完成多个适应症的精准微创治疗。

差异化创新,塑造核心优势

现代医疗手术领域中,腔镜微创手术降低了并发症发生概率、减少了病人手术后疼痛,具有创伤小、恢复快、住院时间短等优势,因此被广泛推崇。

小贴士:腔镜微创手术

腔镜手术就是在腹部打出数个直径5~12毫米的小切口,通过这些小切口插入腹腔镜和各种手术器械,将插入腹腔内的腹腔镜所拍摄的腹腔内各种脏器的图像传输到电视屏幕上,外科医生通过观察图像,用各种手术器械在体外进行操作来完成手术。

传统腔镜微创手术一般需要3到5个皮肤切口用于插入手术器械、腹腔镜等,故被称为“多孔腔镜手术”。为了进一步改善手术效果,相关专家提出了“单孔腔镜手术”的概念,即仅使用一个皮肤切口(通常是肚脐),所有手术器械均从这一个皮肤切口进入病人体腔,完成所有手术操作。

无论是多孔腔镜手术还是单孔腔镜手术,医生都需要操作长杆状的手术器械,手术流程的精确性、器械的末端灵活性、对病人脏器的触感、对手术患部的视觉感知都受到很大影响,医生往往需要经过长期的训练才能适应这种复杂的操作模式。

北京术锐正是一家专注于新一代机器人辅助腔镜手术系统独立自主研发、生产和销售的中关村科技企业,为医院提供“术前规划—术中操作—术后管理”一体化全智能手术的完整解决方案,兼容多孔和单孔两种术式,提高医生术者的手术精细程度、缓解医生做手术时的疲劳。

2017年商业运营至今,北京术锐已成功研发出多款型号的腔镜手术人机器人系统。

对这种腔镜手术机器人而言,精确性无疑是重中之重。而北京术锐腔镜手术机器人已经通过一系列“神奇操作”,证明了自己“手上”的活有多细致。

术锐手术机器人能完成给葡萄做缝合手术的“神操作”。要知道,圆圆的葡萄不但柔软光滑,还会滚动,缝合一颗小小的葡萄,难度可想一般。这也更能展示出“心灵手巧”的术锐手术机器人的稳定性和高性能。

北京术锐研发工程师介绍,北京术锐手术机器人操作能如此细致,是因为北京术锐以掌握自主知识产权、获中美专利授权的多杆连续体机构专利设计突破了“腔镜手术精准操作”这一关键技术,可用于泌尿、胸外、普外等科室,既能实施多孔腔镜手术,又能实施单孔腔镜手术,可根据病人病情选择执行,进一步减少病人创伤。

更让人叹为观止的是,北京术锐手术机器人精度可以达到,将小小的生鹌鹑蛋,完好无损地剥掉外壳。

北京术锐创始人、首席技术官、上海交通大学教授徐凯介绍,标准配备的北京术锐腔镜手术机器人,由控制台、手术执行臂和成像系统三部分组成,机器人的参与可以使腔镜手术操作能够更加直观和更加精准。

一套系统兼容多种术式,仅部分耗材和摆

术锐机器人的最大特点在于,一是采用了具有自主知识产权的连续体蛇形手术执行臂,并在末端增加了手腕结构,使得其手术操作灵活性更强。二是凭借连续体机构的结构适应性,只需要一套术锐机器人系统就可开展单孔腔镜、多孔腔镜、内窥镜治疗等多种术式,能提供更广泛的临床应用。

掌握核心技术,力破国外垄断

近二十年来,腔镜手术机器人市场长期由国外研发厂商垄断。打破垄断,研发出价格低廉、效果更佳的国产手术机器人是北京术锐创立的初衷所在。

术锐手术机器人的使用:3D影像与遥控操

2004年,在清华大学取得工学学士和硕士学位后,徐凯赴美国哥伦比亚大学攻读博士学位,师从手术机器人技术先驱Russell Taylor教授。

后来,徐凯又参与了单孔腔镜手术专家Dennis Fowler教授领衔的全球首套直径15mm单孔腔镜手术机器人IREP系统的研发。

当时,一家加拿大创业公司从哥伦比亚大学手中拿到该专利商业化授权并向徐凯抛出诱人的橄榄枝,但他仍然选择留在学校继续深入研究,进一步打磨自己所学的腔镜手术机器人技术。

“自己的科研成果由自己来转化”,经过多年的学习后,徐凯掌握了学科内的理论知识体系,意识到这个产业未来有着巨大的商业价值,也有了回国创业的想法。

2010年,徐凯学成归国,并进入到上海交通大学任教,专心突破单孔腔镜手术机器人在产业化方面的难题。尽管单孔腔镜手术机器人能够避免多操作臂复杂的术前摆位,简化手术流程,减少对患者的伤害,但其对手术机械臂灵巧度、精度、强度以及工作空间的设计要求也更高。

直到2014年,徐凯自主研发出“对偶连续体机构”这一创新性设计,掌握了基于超弹性镍钛合金连续体机构的设计和制备,在不影响连续体机构形变弯转的运动灵活性条件下,大幅度提高了连续体机构的负载能力和结构可靠性。

基于这项核心技术,8mm直径的手术工具就能实现足够大的腹腔内运动范围和足够的负载能力。此外,该技术也保障了布置在病患体外的手术定位机械臂不发生摆动,从而降低了因体外定位机械臂碰撞导致的运动失控的风险。

得益于上海交大推出的“科技成果自主转化”政策,徐凯得以将一系列核心技术转入北京术锐,并以此为基础,自主研发拓展出一系列关键技术与核心部件。

如今,北京术锐拥有资深研发工程师数十名,多来自美敦力、西门子、GE等世界知名医疗公司,拥有5到12年的手术工具和医疗装备研发经验,并拥有诸如美国密西根大学、上海交通大学、华中科技大学、天津大学、哈尔滨工业大学等优势工科院校学历学位,机电一体化机器人和医疗器械设计研发的经验丰厚。

围绕核心技术,北京术锐已获得数十项中美专利授权,正逐步构建起自家手术机器人全套系统的技术壁垒。

目前,术锐手术机器人系统已分别与多家医院达成合作意向,陆续在泌尿、肺科、肝胆胰等科室开展动物实验和临床试验。

徐凯自2004年开始从事手术机器人研究,2016年开始担任机器人学界顶级期刊IEEE Trans on Robotics的副编辑,负责全球手术机器人最新创新的认定和刊发。兼容单、多孔的腔镜手术机器人是国际学术权威的发展共识,而当前北京术锐正加紧推进单多孔模块化腔镜手术机器人产品的临床研究。

“相信产品成功上市后能打破国外对这一市场的垄断,满足对高端精准医疗日益增长的需求,且有望以原创技术出口欧美市场,塑造‘高端医疗设备,中国自主智造’的新形象。”北京术锐相关负责人表示。