骨科机器人突破性“黑马”，这家企业做出全流程远程操控产品

来源：动脉网

5月下旬，国内多位骨科微创专家携手歌锐科技自主研发的“牛顿”主从式骨科内镜全手术机器人，共同完成了全球首次5G远程骨科内镜手术机器人科研手术；在3月份科研手术的基础上，又突破了多种新术式，完成行业里程碑式的重大突破。

这场手术的突破性在于，远程操作机器人系统完成骨科微创手术对于智能手术规划、机器人安全操控、触觉实时反馈、精准算法设计、机器人主从操作精度、数据信号传输都有着极高的要求，这也是历史上首次实现骨科微创远程操控全流程手术（完成全部核心手术步骤操作）。

“牛顿”主从式骨科内镜全手术机器人系统

过去的骨科5G远程手术尝试，受限于技术发展，主要是远程会诊、手术规划或导航定位等。“牛顿”此次在商用5G的条件下实际完成了包括影像采集处理、远程手术规划、远程自动导引、远程建立手术通道，以及远程直接主从式操控机械臂、工作套管、内镜、手术钳、电凝等手术器械的复合多轴运动，完成了手术目标的全部核心手术步骤。

术中信号、数据传输流畅，交互稳定，在完成智能远程规划之后，数百公里之外的从端机械臂精准复现了主控端引导定位、穿刺扩张、工作通道调整、髓核夹取、射频电凝等一系列操作，打破物理空间局限, 成功实现了手术预期目标。

在骨科行业，牛顿机器人的突破性在于：“牛顿”是全球首款主从式骨科内镜微创全手术机器人平台，使脊柱手术机器人从手术局部导航定位走向了全部关键手术步骤全流程辅助，可以辅助医生完成骨科微创手术的所有核心操作步骤（包含远程手术操作）。

在手术机器人行业，“牛顿”手术机器人将腹腔镜手术机器人的主从式设计融入到机器人自动导引系统中，采用了多机器人臂+可更换模块化手术器械（例如手术钳、电凝、磨钻等）的系统架构，结合自研的高性能影像系统，以及高精度实时跟踪算法，研发出拥有力反馈机制的智能骨科内镜全手术机器人。

国内骨科微创手术渗透率一直较低，覆盖全流程的骨科微创机器人能够为行业带来什么样的变革？就此，动脉网采访了歌锐科技，深入探寻上述问题的答案。采访中，我们发现歌锐科技并不只是一家“手术机器人公司”，而是向着“全流程智能诊疗平台”领域启航的舰队。

远程操控全手术机器人，引领行业发展

骨科手术机器人一直是热门风口，围绕骨科手术机器人领域的融资金额高达数十亿。

骨科手术机器人并非虚火，火热背后的底层逻辑在于其有望推动国内骨科微创的发展。不同于普外、泌尿、妇科、胸外等早已进入机器人辅助微创手术时代的科室，骨科微创手术和机器人辅助微创手术渗透率都在低位。

微创外科手术目前广泛用于普外科、妇产科、泌尿外科、胸外科和骨科五个手术科室，但中国约90%的微创外科手术可归类到前四个科室。

以脊柱微创手术为例，2021年我国脊柱手术量为91.8万台，全国来看微创手术渗透率不足20%，与欧美国家脊柱微创手术渗透率50%~60%相比还有很大差距。

而且当前所流行的脊柱微创手术技术和装备主要源自德国、美国、韩国等发达国家，属于我国的原创性技术和设备极少，迫切需要打破行业垄断。

我国脊柱疾病患者高达4亿多，10%~15%需要进行手术，中国人尤其惧怕开放手术的伤害性，“伤筋动骨一百天”，更多的病患期待微创手术的进步与普及。

除了渗透率不足，国内脊柱微创市场的另一大特点是发展不均衡。在一些国内骨科微创优势中心，微创手术数量占比高达80%，足见患者对于微创手术的认可，但在更多医院微创手术渗透率不足15%。

限制骨科微创手术推广的三大难点主要是微创医生学习曲线长、优势医疗资源过度集中、微创手术辐射伤害大三个因素。

而新一代的骨科微创手术机器人可以很好地解决脊柱微创手术推广中这三大痛点。脊柱外科手术存在“结构复杂、位置深、创伤大、风险高”的痛点，手术机器人的智能规划、手术引导、精准定位和精准操作可以降低手术难度，缩短手术时间，减少辐射伤害。对于患者来说，脊柱微创手术可以大幅减少出血、缩短康复周期，相应的并发症风险更低，还可以通过更高效的手术、低成本模块化耗材以及更微创的术式，大大降低医疗系统的综合诊疗成本。

同时，具备力反馈和综合触觉的主从式手术机器人可以大大降低医生学习曲线，配合最新的远程操控手术技术，可以实现医疗资源的普及和均衡化。

以腰椎间盘突出手术为例，由于开放式手术切口更大，对椎盘肌肉过多剥离，术后可能会残留顽固性的腰背部疼痛，所以开放性手术越来越少，而微创手术越来越多。目前针对椎间盘突出最微创的术式“椎间孔镜下髓核摘除术”，对穿刺、置管的位置要求很高，一旦不慎，就有神经损伤的风险。机器人辅助椎间孔镜下髓核摘除术，能保证穿刺置管更精准、更安全。

在微创手术渗透率不足的骨科，手术机器人将引领骨科微创化、数智化技术浪潮。下一代骨科手术机器人也将朝着智能化、远程化、主从操控、全流程辅助方向发展。

骨科主从式全手术机器人，突破行业发展瓶颈

在骨科手术微创化、数智化大势所趋下，传统的骨科植入物巨头密集布局这一赛道。

史赛克2013年收购Mako Surgical、捷迈邦美2016年收购MEDTECH、美敦力2018年收购 Mazor Robotics、施乐辉2016年收购BlueBelt。

通过收购，巨头们在关节、脊柱、创伤领域不断推出手术机器人产品。但拥有先发优势的巨头并未完全主导市场，骨科手术机器人仍处于不断创新迭代中。前几代手术机器人往往功能单一、应用范围小，多数局限在脊柱置钉导航或置针辅助，或是辅助关节置换手术中的一两个步骤，机器人往往在给医生指示一个规划的手术方向或者辅助置针后，剩余90%的主要手术操作还是手工来完成。

理想的下一代骨科手术机器人应该能完成基于手术目标的全部核心手术步骤辅助，而不仅仅是一部分。于是研发辅助手术全流程核心操作的“全手术”骨科微创手术机器人产品成为突破行业发展瓶颈的关键所在。

在行业纷纷探索下一代手术机器人时，歌锐科技(Great Robotics)后发先至，研发出“牛顿”主从式骨科内镜全手术机器人，这一产品突破了过去创伤脊柱机器人只能导航、置钉/置针的局限，能够全流程辅助骨科脊柱微创手术，未来还将扩展到神经外科微创和关节微创。

主从式操控、全流程智能辅助和远程操作等是“牛顿”的重要突破

“牛顿”机器人可以在术前术中完成智能规划与调整、机械臂自动导引定位、快速建立通道、穿刺扩张、手术通道姿态调整、髓核夹取、射频电凝等脊柱微创关键手术步骤，进而后续可以完成镜下融合手术。手术路径可以是多个微创通道，更可以根据需求采用单个微创通道。“牛顿”以更精准的定位、更量化渐进式的操作，减少了患者副损伤。

这一产品让骨科医生能够快速建立精准手术通道，之后可以像泌尿外科医生操纵达芬奇机器人一样通过完全操作机器人完成微创手术，大大降低了骨科微创手术学习难度，有利于普及推广，必将推动骨科微创手术渗透率大幅提升，有望成为骨科微创手术精准诊疗的新范式，让更多患者享受优质的诊疗服务。

跳出骨科手术机器人，从手术机器人大行业来看，“牛顿”也有众多可圈可点的创新。

目前，全球手术机器人行业，腹腔镜和骨科手术机器人是应用最广的两大细分领域。为人熟知的“达芬奇”属于腹腔镜手术机器人，主要应用于软组织手术；“牛顿”属于骨科内镜手术机器人，而骨科微创手术不光要解决硬组织的问题，同样还有软组织，在软硬兼有的组织中和几毫米空间内做手术，难度更大。

骨科内镜手术机器人对于精度的要求更高，腹腔镜手术机器人的操控空间相对较大，主要是厘米级别甚至更大，手术器械的配合精度要求高；而骨科内镜手术机器人的手术空间更狭小，主要是毫米级别，并且周围密布神经组织，所以对于影像引导、机械臂和手术器械操作精度的要求很高。这两大产品都有极高的壁垒。

“牛顿”机器人融合了腹腔镜手术机器人主从控制的理念，让医生可以灵活操控，提高手术安全性，降低手术学习曲线；同时“牛顿”具备智能手术导引功能，可以帮助医生快速建立手术通道，提高手术效率和精准度。“牛顿”还给医生提供了操作力反馈和全景手术场景视角，给医生更直接全面的触觉感知能力。

远程力反馈主从式精细化操作+智能手术导引+全场景感知的3大特点，是相比于其他手术机器人独特的创新和定位，让“牛顿”手术机器人能真正完成精细化微创手术。 

医工结合实现高质量创新，全流程手术机器人获专家认可

在手术机器人行业，往往是后发者更有创新优势，因为医患的需求通常在初代产品出现后才更加清晰和明确。全球商业化最为成功的达芬奇机器人也并非第一代腹腔镜机器人，而是在第一代腹腔镜机器人商业化十多年后才面世。当然，作为行业后发者，各方对其提出的要求也会更高。

歌锐科技在骨科手术机器人领域作为后发者，为何能够实现后发先至？

“牛顿”机器人实现高质量创新的原因，一方面得益于歌锐团队深厚的技术储备，另一方面则是得益于歌锐科技坚持医工结合创新。

歌锐科技创始人高上表示：“所谓高质量创新就是创新应该满足市场预期，满足临床需求。我们一直坚持医工交叉的深度融合，把资深临床专家引入到我们的产品研发全过程之中，做真正的高质量创新。歌锐科技团队本身在骨科和介入领域有着近20年的经验沉淀，跨界融合了骨科和介入的创新技术，在研发过程中坚持与临床专家全程深度合作，借助强大的技术产业化和商业化的能力，解决临床和医疗体系真正的痛点。”

目前，歌锐科技已和十余家国内知名三甲医院建立了合作关系，开展了包括临床、科研、产品等在内的多个领域的深度合作，从最新、最迫切的临床需求出发优化产品，为医疗系统提供最优解决方案。

在系列远程科研手术中，牛顿机器人也获得了多位行业顶尖专家的高度认可。

在本次科研手术中，第三军医大学新桥医院周跃教授领衔对本次5G远程骨科内镜机器人手术进行指导，并成功实施全球首例主从控制+自动导引的骨科机器人腰大肌入路腰椎间盘切除术。

周跃教授对“牛顿”的创新性大加赞赏，感叹道，这是民族技术创新的巨大进步，将推动中国智能手术机器人技术的发展，祝愿歌锐“牛顿”骨科内镜全手术机器人未来顺利进入人体临床，并且逐渐扩展出更多的技术创新和临床应用场景。

上海交通大学医学院附属仁济医院沈洪兴教授，完成全球首例主从控制+自动导引的骨科机器人椎体成形术，并体验和指导了内镜微创机器人全流程手术。

沈洪兴教授说道，科技的发展，最大的受益者应该是患者。“牛顿”机器人以更精准的定位、更量化渐进式的操作，减少了患者副损伤，意义重大。同时，沈洪兴教授也表示，微创外科与手术机器人相辅相成，希望“牛顿”继续加强医工结合，深度学习，不断优化，给老百姓带来更大获益。

广东省中医院陈博来教授，完成北京-山东间的全球首例远程5G主从控制+自动导引的骨科微创机器人椎间孔入路右侧L3/4腰椎间盘切除术。

5G远程手术后，陈博来教授评价道，“牛顿”系统深度融合了数字化技术，实时导航图像协助医生进行穿刺置管，并确定前端器械置入的角度和深度，比传统人工操作更精准。另外，手术过程中5G信号十分稳定，基本感觉不到延迟，操作连贯、流畅。

北京大学第三医院海淀院区蒋毅教授，完成北京-山东间的全球首例远程5G主从控制+自动导引的骨科微创机器人椎板间后入路L4/5腰椎间盘切除术。

蒋毅教授对“牛顿”的力反馈功能倍感惊喜，“对很多机器人系统来讲，力反馈功能的开发仍是难点，尤其是远程的力反馈，要通过非常强大的计算能力才能实现。而本次远程手术中，多次触发了对关键结构的力反馈，这是一个很大的进步。”

此外，在周跃教授和沈洪兴教授的指导下，歌锐高级临床专家Raymond进行了双通路多个微创术式的初步测试。

在2023年3月，山东省千佛山医院神经外科专家辛涛教授联合山东大学齐鲁医院脊柱外科专家刘新宇教授共同首次测试验证了“牛顿”系统开展脊柱微创手术的可行性和有效性。

辛涛教授认为，“牛顿”使脊柱手术机器人从导航定位走向了全流程辅助，极大推动了脊柱微创手术的发展。同时，高精度术中影像系统与机器人的配合也达到了更好的联合效果。

刘新宇教授表示，目前市面上多为置钉导航机器人，“牛顿”为首个骨科主从式全流程辅助机器人，高度还原了脊柱内镜手术临床操作过程，可减轻医生操作疲劳感，保证手术质量。

多位专家对于“牛顿”的设计理念、操作体验和创新设计都表示高度认可。

在产品研发以及科研手术开展过程中，歌锐科技也得到了上海交通大学医学院附属同仁医院叶晓健教授，青岛大学附属医院马学晓教授，广东省中医院李永津教授等多位专家教授的广泛而深入的医工结合交流指导。

不止于手术机器人，歌锐科技布局智能诊疗装备

歌锐科技成立仅两年多，便打造出完整的“精准术中影像机器人+精准导航机器人+智能软件+主从式力控多臂手术机器人+专有模块化工具耗材+远程手术元宇宙”的六合一平台化解决方案，且该方案完全由歌锐科技自研创新。

为什么歌锐科技可以实现两年高速成长？

从团队上看，快速发展的基石是歌锐科技拥有丰富产业经验和医工结合的团队。

歌锐科技创始人高上毕业于清华大学，拥有机电一体化、机器人设计、3D打印和材料科学的综合背景，为数字诊疗一体化、医疗机器人领域国际资深专家，我国十三五“数字诊疗”介入国家重大专项项目负责人，并先后在国际和国内医疗巨头担任高管、副总裁等职务，拥有近20年的产品开发及全球商业化经验。

创始团队拥有高端医疗“外资企业+民族企业+国家攻关项目”10余年的合作经历，共同走过了完整的0到1、1到100的技术原研开发，创新产品定义，产品立项、研发、测试、申报、制造、市场销售、迭代升级的全流程。

创始团队核心成员中，既有扎根“GPS”、美敦力、捷迈等国际头部医疗企业10余年的行业大咖，也有在大三甲医院实战近20年的骨科专家，他们或具备深厚的精准影像、机器人、手术器械和人工智能的综合技术底蕴，或对临床需求有着深入全面的了解。从创立之初就拥有的完整组织架构，保证了团队既能敏锐地挖掘临床痛点，又能将医学诉求精准高效地转化为工程语言，加快推进产品落地。

而在战术上，歌锐团队倾向于以终为始，以目标导向驱动创新。

虽然目前，“牛顿”尚未正式进入市场，但歌锐科技团队已经对新一代的骨科内镜手术机器人未来商业化有了深入的思考和布局。

医疗器械行业的壁垒不仅仅在于前端的研发门槛，商业化往往也是难以迈过的一关。

骨科手术机器人作为新事物，从0到1商业化的挑战更高。国内市场在医保控费背景下对于骨科手术机器人商业化也有一定的准入门槛。2022年3月，医保局曾下发一份《关于完善骨科“手术机器人”“3D打印”等辅助操作价格及相关政策的指南（征求意见稿）》文件。文件中将骨科机器人手术划分出4种不同标准的“打包价”。

征求意见稿手术机器人收费分类

后续湖南医保局《关于规范手术机器人辅助操作系统使用和收费行为的通知，湘医保发〔2022〕46号》进一步明确支付标准，上述第3条明确了加收比例：“手术机器人辅助操作系统在医务人员支配下完成或参与完成实现手术目标的全部核心操作步骤（含远程手术操作）的，加收300%”，该条医保支付标准最高，可见这才是“全流程”或“全手术”的真正定义和价值所在。

对于商业化，高上表示：“参考成功企业的发展，设备+耗材模式往往能够带来持续的盈利收入，而在骨科机器人领域，这一模式也被广泛使用。传统的骨科植入物企业开发或收购的手术机器人，常常将手术机器人设置为封闭的系统，只能配合特定的骨科植入物或器械使用。但是如果为了追求耗材模式，添加了不必要的耗材，最终患者并不会为昂贵的产品买单。”

“所以一个好的骨科机器人商业化应该具备以下四点：首先，解决临床真正痛点；第二，解决临床痛点的深度，是否为雪中送炭；第三，是否具有内循环的而且必要的耗材；最后，产品能否为整个医疗生态和医疗体系带来价值提升。”

我国脊柱手术量正快速上升，2021年为91.8万台，预计2026年将达到178.3万台，2032年将达到357.7万台；未来微创手术渗透率参照欧美渗透率标准以及我国数亿病患的潜在巨大需求，有望达到50%~60%，脊柱微创手术机器人未来商业化市场空间可期。

成立仅仅两年，歌锐科技已经在骨科手术机器人领域拥有定义新一代产品的能力，外界也经常将歌锐科技定义为一家手术机器人企业。

但歌锐科技并非是一家单纯的手术机器人企业。从产品上看，歌锐科技管线覆盖了骨科手术机器人、介入手术机器人、术中高端影像系统、专用耗材和软件等。

仅仅用骨科医疗器械公司或者手术机器人公司都难以概括歌锐科技的业务疆域。

歌锐科技愿景是打造新一代数字化、智能化和机器人化的智能诊疗装备解决方案

高上表示，歌锐科技真正的愿景是：围绕手术室和重大的临床场景，打造全新一代数字化、智能化和机器人化的智能诊疗装备系统，以及配套的创新耗材，帮助整个医疗体系提效降本，最终书写一场围绕手术室的诊疗方式变革；广泛普及微创手术、远程手术，造福更多患者。

早在1970年，美国航天航空局就开始探索远程手术，用于治疗太空中的航天员；之后，“达芬奇”手术机器人的技术原型也是来源于远程战地手术的需求。经过30多年的快速发展，远程操控手术机器人逐渐真实落地。

手术机器人尤其是远程手术机器人的发展让我们看到书写诊疗方式变革所需的时间，在相对漫长的时间跨度里，行业不可避免会经历低潮和高潮，但是我们坚信手术机器人的光明未来已经不远。相信掌握底层核心技术，关注真正临床需求，聚焦医疗体系提效降本，并且有能力产业化落地的企业正在进行创新突破，必将引领行业快速发展。