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柔性机械臂最小直径仅2.3-2.5mm,这款手术机器人有望成为中国的“达芬奇”

作者:张彩妮 2021-11-02 08:00

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1999年,第一台达芬奇手术机器人问世。传统外科手术中精度差、手术时间过长,以及缺乏三维精度视野等常见问题得以改善。但设备购买成本过高等因素,却限制了手术机器人在许多发展中国家、落后地区国家的普及应用。


约20年后,达芬奇手术机器人第一批专利保护陆续到期,全球各国诸多企业开始入局。除美敦力、强生、史赛克等医械巨头外,国产手术机器人初创企业亦凭借其产品的创新性、多样性、智能化等优势站上了风口。


据浙商证券统计,2020年中国手术机器人市场规模为425.3百万美元,年复合增长率达44%,远高于全球。但就目前行业情况来看,国内获批企业仍旧较少。其中,腹腔手术机器人便仅达芬奇获批。


这一讯号说明,一旦公司商业化成功,便拥有快速占领国内市场的机会。


近期,动脉网了解到一家由香港大学孵化的医疗科技公司Agilis Robotics。企业针对内窥镜诊疗手术研发出相关手术机器人系统,该系统由柔性手术机械臂、主机以及操控系统三部分组成,其柔性机械臂最小直径可达2.3-2.5 mm。


如今企业已根据研究成果进入尸体实验阶段,对产品进行验证及优化。明年,Agilis Robotics将进入动物实验阶段,同时準備递交NMPA申请,完成第二代产品。


不同行业领域交叉研究,推动成果转化


Agilis Robotics的诞生,源于企业联合创始人许嘉铭对于香港大学机械工程系郭嘉威教授在消化道内窥镜手术机器人系统研发进程的获悉。他认为该手术机器人系统不仅几乎成型,且设备还比达芬奇手术机器人小、流程更简单,同时还能够降低医疗成本,惠及大众。于是便与郭教授联手创立Agilis Robotics。


在手术机器人研发上,企业联合创始人郭嘉威教授有十余年经验。郭嘉威毕业于香港中文大学机械与自动化工程学系,参与研发第一个中国书法机器人。随后,于伦敦帝国学院哈姆林手术机器人研究中心攻读博士学位主攻机械内窥镜控制,并以裘槎学人(Croucher Fellow)身份前往哈佛医学院深造核磁共振成像(MRI)手术机器人的研究。


于香港大学任职期间,郭嘉威亦研发出多个磁共振成像(MRI)手术机器人原型,包括全球首个用于双边立体定向神经外科手术的MRI导航的机器人等。


在手术机器人研究上多年的积累,为其转战内窥镜手术机器人打下基础。


在Agilis Robotics团队对于手术机器人多年的研究下,如今其产品已渐为成熟,将于明年进入动物试验阶段,并预计于2024年结束实验,递交FDA申请,于2025年投入市场。不仅如此,其团队亦渐为庞大。


Agilis Robotics的创始团队来自不同行业领域。


其中包括来自学界的香港大学机械工程系副教授郭嘉威先生,来自医学界的香港中文大学赛马会微创外科手术中心副主任陈英权医生,来自金融领域具有多年金融投资量化经验的许嘉铭先生,以及香港大学机械工程专业医疗机器人方向研究型硕士何迪朗先生。


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香港中文大学医学院副院长吴兆文医生肛肠病变测试


同时,在Agilis Robotics首次尸体测试成功后,还邀请到具有超25年临床手术经验的吴兆文教授和吴志辉教授作为顾问。Agilis Robotics期望透过医生的需求,提升产品适用性及安全性,使之能够解决更多病灶问题,为辅助企业将科研成果转化为上市产品,进而惠及更多患者。


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吴志辉医生膀胱病变测试


产品渐为成熟,预计2025年投入市场


概括来看,Agilis Robotics所研发消化道内窥镜手术机器人系统具有以下特点及优势:

 

1、采用多段柔性连续体结构,针对内镜粘膜下剥离术(endoscopic submucosal dissection,ESD)狭窄的手术环境做了结构上的优化。其机械臂可以放进内窥镜的传输工具腔道,在最小的体积(直径<2.8mm)的情况下,维持施展手术所需力道;

2、微型机械臂的伸缩度可调。针对不同的手术步骤(夹取组织、电刀切割),能够加装不同手术器具,使之具备在狭窄环境下灵巧操作的能力;粗细大小设计更可针对手术类别作调整,从而简化设计流程;

3、该微型机械臂也有类似达芬奇手术机器人的可拆卸功能,其将作为一次性耗材,通过可拆卸模块与机器人驱动装置相连,方便更换及使用;

4、相对传统手术机器人系统,微型机械臂的控制器体积小,配合原有的内窥镜系统,毋须改动手术流程设计。因此前置投资成本比传统手术机器人系统要少很多;一般医院,甚至是内窥镜中心都适合配置,对内窥镜手术的发展有推动的作用;


从市场角度来看,相较于由达芬奇手术机器人,于内窥镜手术中使用的柔性手术机器人研发难度、操作臂灵巧度最高,大多数企业仍处于研发阶段,离产业化较远。Agilis Robotics的突破能够为机械微型化及微创手术建立新的定义,有效填补市场空白。


从技术层面来看,Agilis Robotics所研发的机器人微细手臂,已在尸体试验中实现直径至少2.6毫米的微细手臂工具测试。如今,企业正聚焦生产工序改进,以电脑模拟辅助生产工序研究,将微细手臂工具直径进一步降低,以配合更多不同配置工具,增强对于不同手术的适配性。


除内窥镜手术所需机器人手臂工具外,Agilis Robotics正在开发一系列相关人工智能(AI)辅助软件,配合内窥镜增强实境的技术(augmented reality),帮助手术医生更快适应其机器手臂操作,进一步增强手术效率及安全性。


另外,推进产品的量产化和降低生产成本亦是Agilis Robotics未来发展重点。


有效填补手术机器人市场空白


目前临床无论是上腹部、下腹部、膀胱或者尿道手术,均是用内窥镜以较为粗糙且僵硬的方式对病患病灶组织进行操作。但多数时候,利用刚性仪器臂,却根本无法产生牵引或反牵引,


手术机器人的诞生,无疑能够解决这一组织解剖中的关键问题,赋予其两个机器械臂进行操作的能力。这一过程就像允许外科医生用双手进行开放手术一样,能够使其更好地控制组织剥离。也将降低ESD等对技术及专业知识具有更高要求操作的准入门槛,使更多医生能够通过手术机器人进行手术操作,同时促进传统的大手术切除转变为小手术切除。


对于患者而言,这也将最大限度地减少其恢复、疼痛和住院时间。


如今,Agilis Robotics与香港中文大学附属医院威尔斯亲王医院,及相关医生联手进行技术研发,以拓展手术机器人在肛肠、人体消化道、尿道等手术中的应用。未来随着其研发进程的进一步推进,或将填补手术机器人领域的空白市场。

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