手术机器人起源于国外，1985年，工业机器人PUMA 560首次用于临床手术。1992年，ROBODOC面世，用于协助外科医生进行髓关节置换手术，成为首个为临床需要而设计的手术机器人。如今，随着手术难度和复杂程度的不断提升，手术机器人的应用逐渐渗透临床医学多个领域，成为促进临床诊疗高效发展的“加速器”。

20年来，一直占据手术机器人市场龙头地位的是美国直觉外科公司研发的达芬奇通用手术机器其被认为是全球手术机器人领域的标杆。同时期内，我国的手术机器人行业也掘地而起，经历了从无到有的发展历程，初步实现了国产化替代。如今，全球医疗机器人行业迎来新一波发展潮，成为乃至超越达芬奇机器人，正成为国产手术机器人努力的明确目标。

想要达成这个愿景，我国手术机器人还有哪些需要实现的技术？有哪些机会？Leaderobot2023年度机器人技术突破奖获得者【元化智能】在接受机器人大讲堂采访时，提出了一些新观点。

▍更进一步的可能性

元化智能认为，专科化、小型化有可能成为国产机器人未来超越达芬奇机器人的重要方向。“外科手术将会经历三个阶段: 传统、微创和无疤痕，要实现无疤痕，手术机器人也要进入“后达芬奇’阶段。”元化智能首席科学家孟庆虎院士介绍。

由于达芬奇机器人所代表的腹腔镜手术机器人技术，主要针对软组织手术，产品形态基本上都是从最早普外科模式延伸，属于三件套样式，即主控台、导航仪、机械臂。整套机器人虽然在集成度上已经较为完善，号称能够实现通用化，但2-3台车体积、技术能力，实际落地于临床场景仍然存在一定局限性。例如手术室较小或者床边场景下，面积、高度都受限制，机器人体积较大导致移动性较差的问题依然困扰着医师，手术机器人小型化便成为一种值得探索的方向。

而产品小型化的前提则是专科化。专科化即手术机器人应用领域进一步细分，针对不同科室和赛道的诉求进行设计和产品化。例如骨科这类硬组织领域，其刚性结构的特点决定了其对于手术机器人更为强烈的需求，也更加适合用机器人来辅助手术进行精准定位和操作，这对机器人的刚度、控制能力就产生了更高的要求。与此同时，骨科手术机器人还涉及手术环境的特殊性，需要打通多种耗材和手术工具之间的配合。

在元化智能创立之初，全球膝关节置换手术量虽然已经呈现较为明显的上升趋势，但在国内，无论进口还是国产却没有任何一家企业在做该类机器人。结合以上科室医疗特殊性导致的问题，使得元化智能看到了科技改善医疗的机遇，并扎根其中。

元化智能深耕手术机器人的核心发展逻辑是坚持产品为实际临床需求服务。在机械臂上，多家医疗机器人企业采用的是库卡医疗版机械臂，但元化智能看到，通用型机械臂在实际进入临床后，必然会因为其自由度、刚度等既有指标，无法全方位符合骨科手术的要求。例如来自机械臂的局限性，使得医师采取手术机器人进行手术，只能采取较柔的方式进行手术流程，在平面上难以实现较好的固定，难以完成悬停，而这些就进一步局限了骨科手术中机器人的精准度和操作便捷性。

“因为膝关节股骨有5个截面，每个面都要求必须精准地实施膝关节截骨、髋臼磨锉，使得假体能够正确安装上，容忍度非常低。而且目前用机器人植入生物性膝关节等假体已经成为明确趋势，这对于植入精准度要求更高。但贴合更好无疑对假体的生长和固定能起到更大帮助。”元化智能相关人员解释道。

为了解决这些问题，元化开始从需求层出发，以实际临床医疗流程为研发基准，充分分析关节长度位姿后重新设计了机械臂构型，并自研核心元器件，为机器人更精准、易用打下了基础。几年时间，元化智能不仅自研了两款手术导航仪和专用机械臂，还在定位精度、标记物跟踪数量和精准定位范围等多项指标中，超过国外同类产品。

▍软件算法才是行业门槛

在专科化和小型化的基础上，手术机器人也能够实现更先进的技术支持，如智能算法、传感器技术等，这有助于推动相关技术的创新发展。

在元化智能看来，国产手术机器人的痛点在于核心技术积累不足，持续发展后劲不足，因此需要进行技术跨越，而不是简单的追赶，可以重点强化增强现实导航、专用机械臂技术需求等方面工作。

因为加入人工智能和深度学习技术后，机器人软件算法已经成为一个手术机器人产品升级的重要方向。通过人工智能技术，手术机器人能够更精确地感知手术过程中的各种信息，如手术部位的形态、组织特性等，从而术前为医生提供更加准确和全面的手术信息。

由于机器人软件所能切入的手术流程，不仅仅包括术前规划、术中导航，还涉及与CT结合进行的自动分割建模、手术方案制定、注册批准等，这些细节还有一些安全控制和算法的融合。而基于人工智能算法，手术机器人能够自主地分析各设备手术过程中的数据，为医生提供更加科学和准确的决策建议，帮助医生更好地在术中制定手术方案，提高手术过程的协同性和效率，最终实现手术流程的精准度和稳定性。

基于deep learning，元化智能从0开始，就针对骨关节全科医疗流程开发、完善了适用于手术流程的机器人算法，实现了多适应症的匹配，建立起了充足的行业门槛。同时其产品不仅实现人工智能技术，在推动智慧医疗落地的过程中，还考虑到了医疗的特殊性问题，更加看重信息安全和手术安全，以一种更加私密的方式实现了本地化数据和拓展应用。

如今，借助机器人良好的规划系统，元化智能的产品能帮助医生在术前获得良好的手术计划，在术中实现精准实施，体现了智能化、数字化助力更健康治疗的目标，真正做到了常规手术精准微创化、复杂手术标准化、关键操作智能化。

对于病人而言，已经能够切实感受到手术机器人产品革新带来的进步。在此之前，元化智能的产品在重庆医科大学一附院进行试用，病人在手术机器人的辅助治疗下，术后恢复效果非常好，这得益于锟铻®手术机器人在进行gtk手术的过程中，能够更好实现术中规划，达到软组织平衡，从而实现了精准的力线恢复指标，达到了较好的功能恢复一致性，让病人术后获得了非常平衡的屈伸间隙，直接感受到了科技魅力。临床试验统计结果显示，机器人组的力线恢复准确率为85.4%，手工对照组为65.6%，而手术误差在±0.5毫米。

▍结语与未来

作为中国机器人行业的领军企业之一，元化智能正朝着不断超越的目标进发，打造具有自主知识产权的原始创新产品矩阵。

除骨科系列手术机器人外，元化智能目前还以高精专尖专科手术机器人为目标，布局有全消化道胶囊机器人，后达芬奇无疤痕自然腔镜手术机器人技术驱动的肝胆外科、泌尿科、妇科和胸外科，光声导航的穿刺机器人，视觉和力精准控制的智能咽拭子采样机器人等专科手术机器人产品矩阵。

当下，虽然手术机器人产品的全面普及尚且需要时间，但医疗行业对于机器人辅助手术接受度已经大幅提升，许多类似元化智能的企业正在积极通过突破卡脖子技术，实现整体的降本增效，并尝试让更多医院、医生接触到这种学习曲线更短的新技术，快速形成一个普惠医疗。手术机器人还无法完全取代医生，但作为医生的超级帮手，已经为医疗工作真正做出贡献，相信在未来，全面智慧医疗指日可待。