骨科手术机器人明星的闭环与破局
2022年11月17日，北京卫视《我是大医生》节目现场，北京积水潭医院智能骨科病房王军强主任现场还原了传统骨盆修复手术和骨科机器人修复骨盆手术，无论是否懂医疗，但凡看过视频，都会震惊于其操控之稳、精度之高、创伤之小，都会立刻理解其对于患者的巨大价值，这就是天智航天玑骨科手术机器人。
北京卫视《我是大医生》节目现场截图
1、骨科手术机器人明星
1985年，加州大学医学中心放射科Kwoh YS医生用PUMA 560工业机器人辅助CT引导脑肿瘤组织活检，提高了操作精度和效率，这是人类历史上首次将机器人应用于外科手术，由此诞生了手术机器人这一革命性领域。
2000年，美国直觉外科推出达芬奇腹腔镜手术机器人，并获得FDA批准，成为手术机器人领域标志性事件，由此正式确立了手术机器人这一高科技产业。
作为“标准化定量化”手术缔造者，经过20年技术迭代，手术机器人在关键技术领域迎来突破，发展出腔镜、骨科、泛血管、经自然腔道、经皮穿刺等五大细分领域，其中腔镜和骨科目前商业化最为成功。
手术机器人五大细分领域(原创)
在腔镜领域，达芬奇手术机器人几乎垄断了全球市场，尽管国内有多家企业推出了腔镜手术机器人，填补了技术空白，但达芬奇的寡头地位依然牢不可破，未来仍有很长的路要走。
在骨科领域，全球范围并未形成巨头垄断和技术依赖的局面，我国尽管起步比较晚，但经过10余年发展，在基础理论、关键技术及自主产品等方面均取得突破，无论是定位精度还是临床适用范围均已达到国际领先水平，这其中最耀眼的便是脱胎于国家863骨科机器人项目的天智航，其发展历程堪称国内医工结合创新的典范：
2002年，北京积水潭医院联合北京航空航天大学等多家单位联合启动了骨科手术机器人技术研究；
2004年，完成了中国首例机器人辅助骨科手术，解决了传统骨折内固定术定位困难、主要依赖术者经验及术中透视等的瓶颈；
2006年，已正式成立天智航与北京积水潭医院联合完成了中国首次骨科手术机器人异地远程手术试验，从技术上验证了骨科手术远程化的可能性；
2010年，天智航成功研制出中国第一台完全自主知识产权的骨科手术机器人，获得了国内首个骨科手术机器人III类器械注册证，填补了国内空白，标志着中国手术机器人产业发展进入自主创新的新阶段；
2015年，北京积水潭医院在天玑机器人辅助下，完成了世界首例基于术中实时3D影像的机器人辅助脊柱胸腰段骨折的微创内固定手术、世界首例基于术中实时3D影像的机器人辅助寰枢椎经关节螺钉内固定术、世界首例基于术中实时3D影像的机器人辅助齿状突骨折内固定术，定位精度及临床适用范围均达国际领先水平；
2016年，天智航推出第3代骨科手术机器人：天玑，系统定位精度达到0.8mm。作为世界首台覆盖脊柱外科和创伤骨科的通用性骨科手术机器人，完成了世界首例机器人辅助上颈椎手术；
2021年，天智航天玑II通用性骨科手术机器人上市，更智能化和人性化，其国际版取得CSA认证，成为国内第一个经认证符合该标准的骨科手术机器人，为进入欧美市场奠定了基础。
同年底，天玑系列骨科机器人覆盖100+医疗机构，手术量突破20000例；2022年三季度，覆盖150+医疗机构，手术量突破30000例；2023年第一季度，覆盖170+医疗机构，手术量突破40000例，天玑渐成飞跃之势。
天玑II骨科手术机器人
2、天玑的闭环：关节置换机器人
精准、微创已成为是21世纪骨科手术发展的主旋律。作为推动和普及高质量骨科手术的核心装备，骨科手术机器人能通过合理的手术规划、精准的手术定位与操作、最小的手术创伤和出血，为骨科治疗提供了最有效方案，有助于患者缩短住院时间并加速康复。
目前，骨科手术机器人主要应用于3类手术：关节置换手术、脊柱外科手术、骨科创伤手术，其中关节置换和脊柱外科是应用最广泛的。以脊柱外科手术为例，机器人能提供基于计算机化术前规划的指引系统，能提高准确度及降低错置螺丝的风险，避免了将螺丝放置于错误或非最理想位置带来的后果严重。
在所有类型[全膝关节置换术(TKA)、单髁间膝关节置换术(UKA)、全髋关节置换术(THA)]关节置换手术中，从膝盖关节表面清除受损软骨及骨骼并用人工植入物加以替代的TKA是最复杂的。比如，TKA中精准的截骨对线，对术后功能的恢复、假体的远期生存都是至关重要的。
我们认为，一台理想的全膝关节置换术应具有合理的力线重建、理想的间隙平衡、最少的软组织松解。因此，如何减少手术创伤、重建关节运动学特征、最优软组织适配成为膝关节置换手术中的难点。
过去几十年，尽管假体设计和手术技术不断优化，但关节置换失败率却没有降低，其原因可能在于“人手” 的局限性。天玑关节骨科手术机器人的出现，以高精度解决了上述问题，带来了更准确的力线恢复精度及软组织平衡、更小的创伤和出血、更短的住院时间，更快的术后功能恢复，更长久的假体使用和更低的翻修风险。
天玑关节骨科手术机器人
天玑关节骨科手术机器人(TiRobot Recon 骨科手术导航定位系统)， 是在天玑II平台上拓展了膝关节置换手术适应证，继承了精准、稳定、安全和高效的人机交互等优势，其搭载了眼(主动红外发光追踪系统)、脑(智能手术规划平台)、手(更适合骨科手术的机械臂)，实现了距离误差≤1.5mm、角度误差≤1.5°、下肢力线角度误差≤0.5°的综合定位精度，达到世界领先水平。
此外，还针对临床手术难点设计了全新智慧软件系统和工作流程，其简捷规划、动态平衡、自由截骨、无缝随动四大优势有效提高了矫形手术诊断、定位、操作和假体置入的质量，实现了辅助医生完成更有价值的骨科精准微创手术：
1）简捷规划，其行业领先的AI技术在术前规划及配准上极具效率，能确保10分钟内完成手术精准规划，不仅业界最快，还基本无需人工二次调整，保证了高频次手术的需求；其自适应配准算法带了更自由的配准方式，医生无需寻找特定点位，2-3分钟即可完成整个配准流程，且配准平均误差≤0.5mm，实现了规划自由。
2）动态平衡，其集成的置换软件系统和光学定位系统，可进行软骨厚度测量，以保证截骨精准性，并实现了真正意义上的-10°~130°全角度动态平衡，兼顾了力线和间隙平衡；可进行运动学评估，帮助医生合理选择假体，指导软组织平衡，有效延长假体使用寿命，实现了手术方案自由。
3）自由截骨， 其独有的十字导槽、全向示踪器等专利设计，从软硬件上都赋予了医生更自由的截骨体验：截骨顺序、截骨工具、截骨角度与截骨量都可自由选择，让机器人手术更贴近传统手术习惯，让医生有更强的操控感，也减少了医生额外学习成本，实现了截骨自由。
4）无缝随动，其行业领先的动态体位追踪技术能在毫秒内反应，确保术中机械臂与患肢位置全程相对锁定，无需反复校验、调整，减少对机器、患者的摆位限制；同时支持腿架和非腿架截骨操作，让医生能根据个人习惯完成截骨操作，拥有更舒适体验，实现了人机交互自由。
至此，天智航成为了全球第一家也是唯一一家拥有适用于关节置换、脊柱外科和创伤骨科的骨科手术机器人的企业。
相较脊柱外科，关节置换手术的应用范围也更广。根据第三方机构调研，2020 年关节置换手术机器人全球市场规模7.25亿美元，占全球骨科手术机器人市场的52.0%。此外，随着关节炎患病率上升、以及对提升植入物存活率需求提升的推动，全球关节置换手术机器人市场规模保持快速增长。
由此，实现关节置换、脊柱外科和骨科创伤闭环的天玑机器人，将迎来又一个发展高峰。
3、向下扎根与向上生长
2021年12月，工业和信息化部等十部委发布《“十四五”医疗装备产业发展规划》，明确提出要提升国产腔镜手术手术机器人、骨科手术机器人等智能手术机器人的性能水平。
与此同时，知名咨询机构发布统计数据，作为全球最大的骨科机器人市场，2020年美国市场规模增长至13.9亿美元、骨科RSA手术约11万人次、渗透率已达7.6%。相比之下，尽管中国人口基数大，但2020年市场规模仅为0.43亿美元，骨科RSA手术约1000人次、渗透率仅有 0.03%。
由此，我们会得出结论：相较于美国的蓬勃发展，在强力政策支持下，中国骨科机器人的未来是一片蓝海。前景广阔当然是对的，但我们更应该思考的是如何让梦想变成现实。目前，导致我国骨科手术机器人渗透率低的原因可归纳为以下两点：
1）底层的产品力问题
的确，骨科手术机器人的定位导航功能非常重要，显著带来了更小的创伤和更短的住院时间，对患者友好度较高；不过，医生还需要更好的骨科手术机器人。比如，提供更多更智能功能，全流程参与手术，真正解决临床痛点。
2）顶层的高价格问题
目前，骨科手术机器人市场价类似于高端CT/MR；但与CT/MR不同的是，其使用率较低。这是因为与作为图像引导工具的移动C形臂类似，作为高难度手术术中导航或规划工具的骨科手术机器人使用率也很难高，再加上目前骨科手术机器人多是“专机专用”(即关节置换机器人只用于关节置换，脊柱外科机器人只用于脊柱外科)，更加剧了医疗机构承受其的高价格。
对此，天智航给出了自己的答卷：
1）在产品方面
天智航在突破核心部件国产化解决“卡脖子”问题外，还积极拓展适应证，实现了骨科三大术式全覆盖，并集成了更多更智能功能的全流程解决方案，使其真正成为骨科医生的得力助手，比如天玑II骨科手术机器人和天玑关节骨科手术机器人便是很好的榜样。
更重要的是，未来天玑机器人将打通关节置换、脊柱外科和创伤骨科三个细分领域，做到“一机多用”，在提升产品通用性及竞争力的同时大幅降低医院使用成本，让更多患者以更低的成本受益。以关节置换为例，除全膝关节置换外，还将覆盖单髁间膝关节置换、全髋关节置换等领域。
此外，还与多家企业合作，结合双方的专业能力和资源优势，开发出更智能、更精确的机器人手术整合方案，进一步推动骨科手术行业高质量的发展。
2）在价格方面
天智航探索了与达芬奇不同的商业模式，即与医疗机构共建骨科手术机器人微创手术中心，天智航提供开展手术所需的骨科机器人、配套耗材和技术支持，医疗机构根据手术量支付技术服务费，不仅有利于降低医疗机构的资金压力，还有利于促进天智航收入来源更多元化，更重要的是提升了天智航与医疗机构之间的互动效率，推动产品迭代开发，随着其技术和产业链越来越成熟，无论产品力和售价都必然会越来越有竞争力。
此外，在高值耗材国家集中带量采购的背景下，天智航与国内骨科产品线覆盖最全的威高骨科合作获得渠道优势，进一步增强品牌影响力和持续盈利能力。
这是天智航的选择，也是值得所有骨科手术机器人学习的选择，因为唯有向下扎根、接地气，才能向上生长、见阳光。。。
