近日,「睿心醫療」發布了軟硬件結合的血管介入機器人, 這款手術機器人與深圳先進院合作研發,目前已完成樣機。 2021年4月,睿心醫療的CT-FFR產品“睿心分數(RuiXin-FFR)”獲批三類醫療器械註冊證,8月公司獲數億元C輪融資,當前睿心分數已進入約600家醫院。
此前,睿心醫療的產品功能集中於心血管疾病的術前診斷、手術規劃;CT-FFR是通過AI結合流體力學計算,測算冠脈的 血流儲備分數 ,以無創的方式評估冠心病患者的冠脈供血功能。在發布血管介入機器人之際,睿心CTO馬駿博士接受了36氪的采訪。
馬駿曾在西門子、GE、直覺外科(達芬奇手術機器人公司)擔任高管,並作為核心人員研發了達芬奇Ion(肺癌活檢機器人)。2017年馬駿歸國,與睿心醫療CEO鄭淩霄、首席科學家蘭宏誌聯合創業,三位創始人具備醫學影像、AI、機械力學和生物仿真相關專業背景。
血管介入手術機器人的應用場景,主要有三個:冠脈PCI手術、神經介入手術、外周血管介入手術。對於睿心醫療而言,因為有CT-FFR檢測的基礎,手術機器人與冠脈PCI手術結合可行性更強。
中國是冠心病大國,2019年中國內地完成了102萬例PCI,2021年隨著冠脈支架集采的推進,PCI手術也進壹步放量。
“我們訪談過很多醫生,既有資深的院士、學部委員、也有年輕的新銳,了解到當前血管介入手術的痛點還有很多。”馬駿告訴36氪,首先,血管介入手術仍不夠精準和安全,比如人手在操作導絲、導管時,會出現抖動、位移、過轉等;對於多支病變、彌漫性病變等復雜情況,手術難度大、耗時久。
再者,介入手術需要同時做X光造影,產生的射線輻射會對醫生身體產生損傷。 為減少射線輻射,醫生在術中需要穿著重達二三十斤的鉛衣,數臺手術長時間站立下來,很容易產生疲憊感,不利於保持專註。
通過血管介入機器人的輔助,醫生可以在導管室外操控主端,免於輻射,且能夠聚焦在手術的核心環節。另外,對於中國廣闊的基層醫療服務體系而言,手術機器人能夠在縮短醫生學習曲線的同時,幫助年輕醫生的手術發揮更為穩定,降低不同年資醫生間的手術效果方差。
在臨床使用中,應該從哪些維度去衡量血管介入機器人的性能? 對此,馬駿歸納為三點:精準性、靈活性、智能化。
精準性, 體現在機器人對導絲、導管操控的精微程度,比如Corindus公司的Corpath機器人,可以操作導絲每次遞進的位置精度在1毫米。
靈活性, 是指能否在遞進的同時旋轉,能否可實現多器械協同等,能否可以讓機器人的操作像人手壹樣遊刃有余。
智能化 ,則可以參照 汽車 的自動駕駛,如果手術機器人整合術前的手術方案,在術中AI和影像導航的支持下,智能地推進、旋轉和放置支架,將有效賦能醫生。
講述睿心血管介入機器人前,馬駿以臨床上應用成熟的達芬奇Ion手術機器人作為類比,講解過程中會涉及到的核心技術。Davinci Ion是壹個軟管型機器人,從人的口腔進入,經由肺氣管、進入肺結節,再進行穿刺,穿刺後再進行術後分析。
“Davinci Ion的成功,是因為從術前手術規劃到術中影像導航,從AI算法到手術機器人的硬件,形成了壹個完整閉環,去解決臨床的痛點。”
在馬駿看來,與達芬奇Ion相似, 血管介入手術機器人是軟硬件結合的系統工程,“ 不僅需要有機器人的硬件,還需要算法、軟件的支持,只有把機器人和精準診斷、手術規劃、實時導航、人工智能緊密結合,才能真正實現‘超越人手’的目標。 ”
從機械設計來看,睿心血管介入機器人的總體架構是主從控制方式。具體理解,主端是醫生操作端,醫生可在手術室外操作推桿、遙桿開關控制從端機構動作;從端機構夾持器械實現推進、回撤和旋轉。
主從同構的設計之下,機械臂的推進、旋轉可模仿人手,優化醫生的學習曲線,“從端有夾緊機構,有旋轉傳送,可以同時推進、旋轉,有軸向的測力機構,可以感知受力,從而傳給主端。”
從端機械臂感知導絲受力、並回傳到主端的醫生處,被稱為“力反饋”,這壹點在手術機器人的使用中非常重要。因為在冠脈PCI等諸多手術中,導絲導管如何推送、推送到哪壹位置、在分支和病變處受力有何變化, 醫生的“手感”非常重要,精準的力反饋能夠讓醫生更好地駕馭手術機器人。當然,這也是技術上仍需突破的難點。
這壹方面,睿心醫療正與深圳先進院合作研發“雙向力反饋”技術,有望實現突破。
接下來睿心希望發揮在AI、圖像算法的能力,把術前手術規劃、術中實時影像導航對照,引導DSA(數字減影血管造影)到正確的位置和角度,提示病變位置,並計算支架或球囊的實時位置、與規劃位置的距離,輔助導絲和機械的推進。
2019年,西門子以11億美元現金收購介入機器人公司Corindus;2020年10月,微創醫療機器人與法國Robocath簽署協議,成立合資公司,合作生產血管介入機器人R-one;國內唯邁、奧朋等也正加入這壹研發行列。“血管介入機器人已經成為手術機器人的壹個新增長,是壹個巨大的趨勢,”馬駿表示。
據了解, Corindus的CorPath是當前商業化頗為成熟的血管介入機器人。CorPath GRX機器人系統售價為65萬美元;在歐美市場上,壹次性手術盒售價約670美元(4000元人民幣左右)。 馬駿表示未來睿心血管介入機器人的定價會在深度調研基礎上,結合中國市場的具體情況而定。
另外,血管介入機器人涉及到的生物材料、微器件、耗材等,如何研發匹配的零部件、並控制成本也是企業必須面對的問題。
對此馬駿表示,睿心在進行產品設計時,已考慮到技術和材料“卡脖子”及性價比的問題。因此,“我們現在所用的所有核心零部件,機械設計、電機選型、以及耗材的加工都是國產的。 身處深圳這壹全球智能制造中心,幾乎所有要用的材料、部件、耗材等都可以在方圓100公裏內找到合作夥伴。 ”
目前全球範圍內,血管介入機器人市場主要集中在北美、歐洲等地;由於這類產品剛剛開始推廣,美國血管介入領域的機器人手術滲透率僅為0.5%左右,市場具備充分的拓展空間。
面對國內外的競爭,馬駿認為,較之於腔鏡手術機器人等,在血管介入機器人方面,中國與國際壹流水平相比,差距並沒有那麽大;睿心的診斷、治療壹體化優勢,也能夠幫助公司在這壹細分領域站穩跟腳。