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科學家×創業者|北京術銳創始人徐凱:單孔手術機器人蓄勢待發
·在中國,手術機器人的市場滲透率仍然很低,主要應用于腔鏡和骨科手術兩大領域,前者可進行泌尿外科、婦科、胸外科及普外科手術,后者主要用于脊柱和關節手術。其中,腔鏡手術機器人是手術機器人最大細分市場。
·產品上市是科創企業的一個里程碑,但后面還有很長的路要走。企業能走多遠,取決于創業者的認知高度和提升速度。創業者如果沒有對產業的深刻認知,沒有深入一線,損失的不僅僅是金錢,還有時間和商機。創業沒有退路,比當教授更難。

術銳單孔腔鏡手術機器人蛇形手術臂在剝蛋殼。
手術室里,一支3D高清電子內窺鏡和三支彎轉自如、運動靈活的蛇形手術器械,從一個2.5公分直徑的小口中伸入,醫生坐在手術控制臺后通過觀看患者體內手術區域的三維影像,操控手術器械切除腫瘤、縫合創面。這是去年3月完成的中國首例純單孔前列腺癌根治術,術中所用的單孔腔鏡手術機器人系統研發者是上海交通大學機械與動力工程學院教授徐凱。
依據上海交通大學科技成果轉化政策,徐凱創辦了北京術銳技術有限公司(下稱“術銳”),研發單孔腔鏡手術機器人系統。徐凱告訴澎湃科技(www.kxwhcb.com),一臺美國達芬奇單孔手術機器人的國內售價約3500萬元。得益于零部件國產化率達90%以上,術銳單孔手術機器人成本較進口產品將大幅降低。據悉,目前,術銳單孔手術機器人已完成全球首個泌尿外科隨機對照臨床試驗,預計明年正式上市銷售。未來進一步擴大生產規模后,術銳單孔手術機器人成本仍有下降空間。
腔鏡手術機器人是手術機器人最大細分市場
手術機器人是一種先進醫療設備,通常由主控臺車、配備機械臂的手術臺車和視像系統組成。機械臂模擬人的手臂,為外科醫生提供一系列模擬人體手腕的動作,過濾人手本身的震顫。
與開放手術的大切口相比,病人在機器人微創傷手術中一般有一個或幾個小切口,用于放入手術器械。手術機器人的輔助還可以提高手術操作精準度,降低感染及黏連等術后并發癥的風險,加快患者術后恢復。
1999年,由美國直觀外科公司(Intuitive Surgical Inc.)研發的首套達芬奇腔鏡手術機器人系統在世界各地開始開展膽囊切除術、胃底折疊術、乳內動脈手術和二尖瓣成形術等手術操作;2000年起在普外科、心胸外科、泌尿外科、婦產科、耳鼻喉科等外科領域陸續獲得眾多適應癥的批準,腔鏡手術機器人的臨床應用價值得到實踐證明,也成為手術機器人最大的細分市場。達芬奇Xi系統與達芬奇Si系統目前基本主導了中國輔助腔鏡手術機器人的市場。
近年來,伴隨國內科技產業的發展,國產手術機器人正在試圖打破“達芬奇”的壟斷。東北證券研報顯示,目前國內腔鏡手術機器人市場形成“1+3”格局,即1家外資+3家國產,包括美國達芬奇手術機器人以及國產的妙手S手術機器人、圖邁腔鏡手術機器人和康多機器人。今年上半年,國家藥品監督管理局批準上市的手術機器人產品有9款,相比2021年全年僅6款通過審批,數量有較大增長。

上海交通大學機械與動力工程學院教授徐凱。
按照切口數量細分,腔鏡手術機器人可分為多孔腔鏡手術機器人和單孔腔鏡手術機器人。目前達芬奇單孔手術機器人尚未進入中國市場,這為國產單孔手術機器人的發展帶來窗口期?!岸嗫资中g機器人通常會留下5個傷口,1個大孔加4個小孔,大孔用于取出腫瘤等病灶,單孔機器人只會留下一個創口?!毙靹P介紹說,在單孔腔鏡機器人手術中,病人肚臍處開一個2.5公分直徑的小口,手術機器人便能置入一支3D高清電子內窺鏡和三支彎轉自如、運動靈活的蛇形手術器械。
徐凱表示,單孔手術機器人和多孔手術機器人并非替代關系,針對一些復雜疾病使用多孔手術機器人的臨床效率更高。事實上,單孔手術機器人市場規模與多孔手術機器人至少一樣大,“越簡單的手術病人越多,越復雜的疾病病人越少。如果將來我們證明,絕大部分手術都可以用單孔手術機器人來操作,價格便宜,創傷又小,病人為什么不選擇用單孔呢?”
十年磨劍自研單孔腔鏡手術機器人
2001年本科畢業后,徐凱繼續留在清華大學攻讀碩士學位,研究人形機器人。他判斷,當時的人形機器人在短時間內沒有商業價值,技術上也尚未攻克機器人的雙足走路難關,用于服務人的機器人仍然需要人的服務。2004年,抱著換一個研究方向的想法,徐凱前往美國哥倫比亞大學留學。
留學期間,徐凱開始關注到手術機器人這一細分領域,“當時,前列腺癌手術開始主要由機器人來實施。在機器人的輔助下,手術切除和縫合更精細,精細度從5毫米上下提升到1毫米左右,使得保留患者的神經組織成為可能?!毙靹P看到了手術機器人的商業價值和社會影響力,毫不猶豫選擇手術機器人專業,師從“醫療機器人之父”Russell Taylor教授。
直觀外科公司2003年收購競爭對手后基本壟斷了多孔腔鏡手術機器人的專利。當時,Russell Taylor預測,直觀外科公司將統治多孔手術機器人市場15年-20年。為此,Russell Taylor帶領的研究團隊決定另辟蹊徑,研發下一代單孔腔鏡手術機器人。
但下一代單孔腔鏡手術機器人的技術成熟比徐凱預想得更慢?!氨M管2009年我們已經在實驗室里做出了單孔機器人樣機,但這個技術仍有一些缺陷,當時的蛇形手術工具結構的可靠性差,負載能力弱?!毙靹P判斷,這不是其他團隊成員所認為的工程問題,并不能通過產業化解決,這是一個需要攻克的科研問題。
雖然問題沒有完全解決,但他已經有了解決思路。2009年獲得博士學位加入上海交通大學的徐凱,回國后繼續研究單孔手術機器人,歷時8年,嘗試了無數種解決可靠性和負載能力問題的方案,最終實現了“可形變對偶連續體機構”技術的突破,在壽命周期內機械臂提取500克砝碼仍然保持形狀可控。機器人的蛇形手術操作臂能夠自單孔進入,在患者體內進行全維度、高負載靈活精準運動。

術銳單孔腔鏡手術機器人蛇形手術臂在刺繡。
這套單孔腹腔鏡手術系統含68個高精度伺服電機,用于術前全自動擺位、術中操作和主從控制,全鏈路主從操作延時小于50毫秒,每秒鐘實現1000次亞毫米級手術精準控制。2021年3月,借助術銳單孔腔鏡手術機器人,浙江嘉興市第一醫院完成中國首例純單孔前列腺癌根治術。術銳的成果得到了全球醫療器械巨頭美敦力的青睞,5個月后,術銳宣布完成B+輪戰略融資,由美敦力獨家投資。
自2021年開始,不到一年時間,術銳完成了167例泌尿外科臨床實驗,其中99例使用單孔手術機器人操作,其余為普通腹腔鏡對照組試驗。結果表明,單孔機器人實驗數據全面優于“金標準”(即當前臨床醫學界公認的診斷疾病的最可靠方法),術中出血少,手術時間短。
創業比當教授難,不輕易勸人創業
2017年,在核心技術難題解決后,徐凱租下了一個70平方米的辦公室創業,初始成員只有5個人。
創業初期,讓徐凱感覺最困難的事便是“招人難”,“中國高端醫療裝備人才儲備不足。我們在人才市場上幾乎招不到我們需要的人,作為一個創業公司,工資少了人不來;工資開得多,對方怕公司來年就倒了也不敢來。那個時候基本上是什么人愿意來,我們就招什么人,再慢慢培育成我們需要的人。”
從采購、質量注冊到產品研發,從材料結構、機械控制到軟件算法,徐凱幾乎深度參與了公司的每一項工作。一萬多頁的注冊文件,十幾萬頁的質量管理體系文件,自己都要啃下來。徐凱體會到,創業企業能走多遠,取決于創業者認知提升的速度和高度?!叭绻麤]有對產業的深刻認知,沒有深入一線,很可能連最基本的招聘也無法開展,構建強有力的團隊更是無從談起。如果只聽獵頭夸夸其談,最終損失的不僅僅是金錢,還有時間和商機。”他坦言,創業沒有退路,比當教授更難,不會輕易勸人創業。
在產品完成臨床試驗時,徐凱甚至沒有發朋友圈慶祝。因為他清醒認識到,相比達芬奇手術機器人每年完成120萬例手術,術銳單孔手術機器人的臨床試驗只是產業化的第一步,離商業化和出海的目標仍是漫漫征途。
“把千千萬萬的產品賣出去,并且能夠在手術室里安全使用,這個挑戰非常大,容不得半點馬虎,后面還有很長的路要走。”他笑著說,也許等到產品上市,他可以發一個朋友圈。
未來,術銳還將研發更細小的1.5公分切口裝置,“用盡可能少、盡可能小的創口治療疾病?!毙靹P表示,“我們希望能夠根據病人的病情匹配最適合的治療方案,闌尾、膽囊切除不需要打三個洞,肚臍切口完全可以做到,且對患者而言沒有明顯傷痕。未來甚至可以利用單孔手術機器人做保膽的膽囊手術?!?/p>
在徐凱看來,當前手術機器人商業化運行的最大挑戰在于醫生的認知度和接受度。即便是達芬奇手術機器人,也是在美國經歷了六年多的市場培育之后營收才逐漸有了起色。術銳需要通過更多的手術應用、積極開展對醫生的機器人操作培訓。徐凱介紹,術銳正與第一批意向購買單孔手術機器人的醫院共建培訓中心,由院方醫學專家而非機器人廠家頒發培訓結業證書。目前上海長海醫院、南昌大學第一附屬醫院等醫院的培訓中心已常規運行,到明年還將建立10-15家培訓中心。






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