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聚焦应用领域:光学 x 医疗 | 国产手术机器人上市,光学技术提供手术能力延伸

国际金属加工网 2022年03月04日

从1985年美国工业机器人手臂PUMA 560完成了历史上首次机器人手术开始,手术机器人就作为一种精密医疗器械逐渐应用于临床中,成为医生手与眼的延伸,在手术中辅助医生完成精细操作。手术机器人可以在狭小的手术部位实现人类能力范围以外的精准手术器械操控,其应用是手术向微创精准化方向发展必然趋势

近期,随着国产手术机器人走向市场,以及《“十四五”医疗装备产业发展规划》的布局,手术机器人产业发展再次吹起东风,手术机器人成为医疗器械行业重点关注对象

*Image:shutterstock

支持政策频频出台

国产手术机器人实现“落地”

我国手术机器人行业起步较晚,不仅市场处于发展初期,产品也大多仍在研发过程中。近年来我国出台一系列政策,将手术机器人列为重点支持方向。如2021年12月21日发布的《“十四五”医疗装备产业发展规划》就明确指出要“攻关智能手术机器人,加快突破快速图像配准、高精度定位、智能人机交互、多自由度精准控制等关键技术”

在政策支持下,国产手术机器人技术取得显著突破,上市进程明显加快。2021年2月,天智航“天玑2.0”骨科手术机器人获批上市;10月,威高“妙手-S”腔镜手术机器人获批上市;2022年1月微创“图迈”获批,成为继威高妙手后第二款国产腔镜手术机器人。两款国产腔镜手术机器人成果进入市场,打破了美国直觉外科“达芬奇”手术机器人的垄断地位,为市场带来更多选择。

光学技术

不止看得更清晰

手术机器人的主要组成部分包括手术控制台配备机械臂的手术车视像系统。外科医生坐在手术控制台,观看由放置在患者体内的腔镜传输的手术部位三维影像,并操控机械臂、手术器械及腔镜的移动。

*Image:shutterstock

机械臂作为手的延伸,不但可以复制双手的活动,而且还过滤了人手本身的震颤,提高手术操作流畅度精准度。而视像系统是眼的延伸,不仅为医生提供三维高清图像,同时还有数字变焦功能,使医生能够流畅地放大视野。如“妙手”机器人的“立体图像显示窗口”利用探视镜头在提供三维立体高清图像的同时可以将手术视野放大数倍,可以帮助医生突破人体极限。

*Image:shutterstock

除了三维医学影像重建之外,光学技术在手术机器人中的应用还有医学影像定位导航功能。手术导航系统通过基于二维透视图像或者三维重建图像的空间定位算法实现空间定位,帮助医生精准定位病灶区域位置和方向,提高手术精度。光学导航是常见的导航方法,基于光学定位系统对并联机器人与患者进行位置和姿态的标定,得到“图像-患者-机器人”三者之间的位置和姿态关系,帮助医生控制并联机器人完成虚拟手术操作。光学定位系统通常包含反光球、光学定位仪等。

5G与AR/VR

智能技术带来新可能

随着5G技术的兴起,基于低延时网络的远程操作成为可能。手术机器人与5G也有良好的结合空间。在5G网络环境下,医学远程会诊可以从传统的视频、图片等二维呈现方式转化为三维立体视觉呈现方式,实现患者病灶部位全息投影成像。同时通过边缘部署将网络延迟降到最低,5G技术可以实现医生与机器人的“实时”同步操作,让医生可以为几千公里之外的病人实施手术。

*Image:shutterstock

三维立体视觉则可以通过AR/VR/MR技术实现,相关技术结合5G的远程医疗案例在前几年就已经掀起热潮。早在2015年,微软就推出了可穿戴式AR设备HoloLens,总部位于德国柏林的Scopis推出全息导航平台,利用Hololens头显为外科手术提供更精确和快速的手术引导。而在国内,深圳市人民医院于2019年3月12日利用5G通过AR/VR技术成功实施了一例肝胆外科手术。清华大学长庚医院董家鸿院士在北京给深圳市人民医院肝胆胰外科鲍世韵手术团队进行精准指导,共同完成该例AR/VR+5G协同远程手术。

*Image:shutterstock

通过5G+AR/VR/MR的结合实现远程手术是手术机器人未来的发展方向,高清近眼显示技术将成为一大重点。裸眼3D显示、双眼分视、微型发光二极管(Micro-LED)显示等技术正随着AR/VR技术的大热而快速发展,“元宇宙”概念的升温更是将AR/VR硬件推向高潮。而当技术突破应用于医疗领域,手术机器人也将获得飞跃式进步。

手术机器人进入黄金赛道

虽然目前国内手术机器人的市场渗透率较低,但是市场发展火热。近几月有多家专注开发手术机器人的公司完成融资,其中不乏数亿级以上的A轮或B轮融资。同时,手术机器人的市场规模也在快速扩大,根据弗若斯特沙利文数据,预期未来国内手术机器人市场将以44.3%的复合年增长率快速增长,于2026年达到38.4亿美元。而国产手术机器人的接连获批上市也使国内企业能分到这块蛋糕。

更多光学技术,

尽在慕尼黑上海光博会!

光学技术作为手术机器人的核心技术之一,在国产手术机器人的发展中至关重要。2022年 7月13-15日,第十七届慕尼黑上海光博会将在国家会展中心(上海)举办,展会将汇聚来自光电子领域的重要企业,展会将集中展示激光智能制造、激光器与光电子、光学与光学制造、检测与质量控制(含红外技术与应用产品特色展示)以及成像与机器视觉六大主题领域创新产品及应用解决方案。展出空间更广阔、展品范围更全面、展示主题更丰富!

作为行业内知名的光学盛会,光学与光学制造展区 也将结合当下行业发展趋势,展品涵盖光学材料、元器件、镜头组件、整机仪器、镜头与摄像等各类光学产品、设备与技术。更有索雷博、普爱纳米、贺利氏、艾罗德克、艾特蒙特、小原光学、舜宇、长光所、成都光明、力阳、芬创、海洋光学、牛津仪器、如海、斯泰必鲁斯、中科创星、福晶、永新、福特科、华科、激埃特、湖南戴斯、乾曜、东隆、莱特巴斯、首量、昊量、海创、卓立汉光、芯明天、全欧、三英等各悉数到场,为您带来一场行业新知的视觉盛宴!(排名不分先后)

2020年国家会展中心现场

同时,在检测与质量控制展区 将展出各类质量检测和过程控制所需的创新产品和技术,包括光学特性测量、光学测量技术及仪器、光学传感器、光学检测系统应用、激光辅助测试测量系统等,优质展商齐聚,其中包括:滨松、三丰、蔡司、雷尼绍、马波斯、海德汉、马尔、柯尼卡美能达、Instrument System、Ademsy、Sensofar、小坂、米铱、日立、堀场、苏黎世仪器、米铱、奥智品、施泰力、STIL、西努、中图仪器、台超、中智科仪、比尔茨、前哨等知名展商带来各自的创新技术与产品。(排名不分先后)

2022慕尼黑上海光博会展位预定火热进行中,扫描下方二维码立即预定展位,让更多从业者了解更新的创新技术及成果,共同探讨行业新趋势。镭sir期待您的加入!

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SUMMER | LASER @ NECC

夏 赴 上 海

作为亚洲重要的激光、光学、光电行业年度聚会,从基础研究到产业应用,慕尼黑上海光博会探索行业发展趋势,集中展示涵盖激光器与光电子、光学与光学制造、激光生产与加工技术、成像及机器视觉、检测和质量控制五大版块的产品内容,是不容错过的业内展会。展会致力于推动业界各分支领域的创新与商业发展,是您提升市场竞争力及寻找创新解决方案的优质平台。

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周桦君 | 电话:021-2020 5582

邮箱:joice.zhou@mm-sh.com

AUTUMN · LASER @ SHENZHEN

秋 奔 华 南

华南先进激光及加工应用技术展览会与慕尼黑华南电子展、慕尼黑华南电子生产设备展、华南电路板国际贸易采购博览会和VisionChina(深圳)同期举办。五展联动,跨界融合,贯穿华南激光产业链,整合华南智能制造核心资源,集中展示消费电子、半导体、新能源、医疗、5G通信等行业激光新应用。

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