前言
手术机器人是一种先进的医疗设备，借助微创伤手术及相关底层技术的发展而发明。手术机器人是医疗机器人的一种细分领域。手术机器人，即外科医生能够通过远程控制，并通过微小切口精密操作进入患者体内的手术器械，从而辅助外科医生进行微创手术的精密操作型机器人。
手术机器人被用于在高于人类能力的微创伤手术领域中实现高于人类能力的对手术器械的精准操控。手术机器人通常由手术控制台、配备机械臂的手术车及视像系统组成。外科医生坐在手术控制台，观看由放置在患者体内腔镜传输的手术区域三维影像，并操控机械臂的移动，以及该机械臂附带的手术器械及腔镜。机械臂模拟人类的手臂，为外科医生提供一系列模拟人体手腕的动作，同时过滤人手本身的震颤。
机器人手术系统是集多项现代高科技手段于一体的综合体，其用途广泛，在临床上外科上有大量的应用。外科医生可以远离手术台操纵机器进行手术，完全不同于传统的手术概念，在世界微创外科领域是当之无愧的革命性外科手术工具。
市场分析
当前，随着人工智能、物联网等新科技的快速渗透，医疗健康正在与机器人全面融合，引领外科技术大变革。手术机器人行业迎来快速发展，赛道火热，备受资本青睐。
根据Frost & Sullivan的统计，2020 年全球机器人手术市场规模为 61 亿美元，预计从 2021 年到 2028 年将以 17.60% 的复合年增长率增长，到 2028 年将达到 222.7 亿美元（折合人民币约为1414亿元）。
我国手术机器人市场发展迅猛，根据Frost & Sullivan的统计，市场规模由2016年的人民币853.6百万元增至2020年的人民币2,934.5百万元，年复合增长率达36.2%，预计2030年中国手术机器人的市场规模将达至人民币58,425.9百万元，年复合增长率为34.9%。
手术机器人是将机器人技术应用在医疗领域，显然的，机器人手术是使用机器人系统完成的外科手术类型，机器人辅助手术的开发旨在克服现有的微创手术程序的局限性，并增强外科医生进行开放手术的能力。
手术机器人集成了医学、材料学、自动控制学、数字图像处理学、生物力学、机器人学等诸多学科为一体的新型交叉科学。一般情况下，从临床医学应用角度可将手术机器人主要分为腔镜手术机器人、骨科手术机器人、泛血管手术机器人、 经自然腔道手术机器人、经皮穿刺手术机器人。
下面两幅附图分别给出了各主要细分手术机器人的应用场景和市场规模情况，供各位读者参考。
笔者认为，随着时间发展，对于国内手术机器人市场而言，各大厂商会面临如下5个方面的竞争，分别为：
1.技术战，入局者众多，内卷严重，而且在技术上目前国外先进巨头具有一定优势，国内厂家只有通过技术上“高人一等”才能“脱颖而出”。
2.临床战，目前手术机器人虽然种类繁多，但是依然是医械法规强监管的产业，且市场受众面以大城市的大医院为主体，在如此众多的品牌上市过程中，临床资源就显得弥足珍贵。
3.融资战，手术机器人是一个多学科高度集中的产品，研发周期长，临床要求高，各方面人力资源也紧张稀缺，必然需要高额的投入，这些都需要大量的资本投入，因此手术机器人的玩法从资本市场来讲其实就是“谁的资本强谁成功率大”。
4.营销战，随着国内、国外厂商的产品逐步上市，需要“卖出去”，也需要市场各群体的认同，更需要占据市场率，因此在众多同类型同适应症的手术机器人中“卖得好”才是各大厂商的终极目标，才是“长久之计”。
5.专利战，专利对于手术机器人而言十分重要，当然也是技术层面的演化，更是各大手术机器人厂商市场角力的重要武器，甚至是“终极核武”，规避设计风险、占据市场率都需要专利的辅助，达芬奇在腔镜机器人领域“叱咤风云”恰恰是得益于专利。
趋势与前景
在过去的几年里，手术机器人技术在主流医学领域中取得了令人瞩目的进展。从新应用到新技术，该领域展示了令人印象深刻的增长态势。然而，这仅仅是一个开始，因为手术机器人仍然拥有巨大的增长空间。展望2024年，我们看到了几个明显的发展机遇：
市场条件与增长机遇
随着科技的飞速发展，手术机器人已成为现代医学领域一颗璀璨的明星。从近四十年前的第一次机器人辅助手术到如今，手术机器人不仅走过了漫长的道路，更在全球范围内催生了一个价值180亿美元的庞大市场。预计到2032年，这一数字将飙升至830亿美元，增长潜力令人瞩目。
手术机器人的广泛应用，不仅为患者带来了更为精准、微创的治疗手段，更在手术效率、康复速度以及医疗成本方面为医疗机构带来了革命性的变革。以Intuitive Surgical的达芬奇系统为例，其已成功完成1200万例手术，成为现代医疗科技的一大里程碑。
然而，这仅仅是冰山一角。随着更多类型的手术机器人系统不断涌现，其在各类手术中的优势也日益凸显。对于患者而言，微创手术意味着更快的康复和更少的痛苦；对于医生而言，手术机器人能够提供前所未有的精确度和操作稳定性，有效减轻身体负担；对于医院而言，手术机器人则能显著缩短住院时间和减少再次入院率，从而降低医疗成本并提高市场竞争力。
在这一背景下，越来越多的医疗系统和医生开始扩大手术机器人的应用范围。据Bain公司最近的一项研究显示，美国有78%的外科医生对手术机器人表现出浓厚的兴趣。即便在手术机器人已经普及的领域，如髋关节和膝关节置换手术，研究仍发现有大量手术尚未涉及机器人技术，这预示着巨大的市场潜力。
AI的融合与医疗新篇章
当我们回望2023年，几乎没有哪个词汇或技术像人工智能（AI）那样在各行各业中都引起如此广泛的讨论，医疗领域自然也不例外。AI在成像、诊断以及其他医疗应用中的持续突破，不仅展示了其改善患者治疗效果的巨大潜力，还显著提高了医疗服务提供者的效率。
展望2024年，我们预期AI将稳步集成到新的和现有的手术机器人平台中。AI在成像技术中的有效性已经得到验证，这为改进手术机器人的导航能力、实时诊断甚至基本功能的自动化提供了广阔的前景。随着这些技术的进步，手术机器人将能够在医生的监督下，更自主地执行一些手术程序，从而提高手术的精确度和效率。
更长远来看，我们可能会见证医疗领域出现类似于无人驾驶汽车的变革，即手术机器人平台能够在某些手术程序中完全自主操作。在最近的一篇美国外科医师学会期刊文章中，Stephanie Worrell博士指出，AI甚至有一天可能会利用数千名医生进行的手术视频记录，来复制并自主完成某项手术任务。
这样的发展不仅将彻底改变手术室的运作方式，还将对医疗行业的未来产生深远影响。通过集成AI，手术机器人将能够处理更复杂的手术案例，同时减少医生的工作负担和患者的恢复时间。此外，随着数据的不断积累和算法的不断优化，这些机器人平台的性能和准确性也将得到持续提升。
然而，与所有新技术一样，AI在手术机器人领域的应用也将面临一系列挑战和伦理问题。例如，如何确保AI算法的准确性和可靠性？如何平衡机器人的自主性与医生的监督责任？这些问题将需要医疗界、科技界以及监管机构共同合作，制定出相应的标准和准则。
材料革新与软机器人的崛起
随着科技的日新月异，手术机器人领域正迎来一场由材料革新驱动的变革。过去一年里，软机器人技术的显著进步，为我们展示了机器人在人体内安全操作的巨大潜力。
最近，来自爱尔兰高威大学和麻省理工学院的一个国际团队推出了一款植入式设备，该设备巧妙地将人工智能与软机器人技术相结合，能够通过改变形状来克服纤维化，从而持续释放药物。这种方法在治疗糖尿病等慢性疾病方面可能具有显著优势。
展望2024年，我们预计这类应用及其他相关领域将取得巨大发展。目前已有多个项目正在开发中，其中包括能够智能进入手术部位的软机械臂。这些创新不仅有望提高手术的精确度和效率，还可能为患者带来更为舒适和安全的手术体验。
软机器人的崛起，得益于新型材料的开发和应用。这些材料不仅具有更好的生物相容性和柔韧性，还能够模拟人体组织的物理特性，从而减少手术过程中的创伤和并发症。此外，随着3D打印等先进制造技术的不断发展，我们有望看到更为复杂和精细的软机器人结构被应用于手术中。
当然，材料革新和软机器人的发展也面临着诸多挑战。例如，如何确保这些新型材料在人体内的长期稳定性和安全性？如何设计和控制软机器人以实现精确的手术操作？这些问题将需要科研人员、工程师和医生共同努力，通过跨学科合作来寻求解决方案。
微型化的未来与纳米机器人的潜力
随着科技的飞速发展，手术机器人已经从初期的庞大构造逐渐走向微型化，为医疗领域带来了新的变革。早期机器人平台由于体积庞大，占用了大量物理空间并需要广泛的支持系统，这自然限制了其在资源较为丰富的大型医疗系统中的应用。然而，随着技术的进步，我们对手术机器人的期望和需求也在不断增长。
除了外部手术系统，纳米机器人领域的发展更是引人瞩目。纳米机器人是一种能够在人体内部自由移动，执行药物输送、肌腱修复或疾病监测等任务的微型机器人。今年早些时候，韩国的一个研究团队发表了一项研究，详细介绍了他们如何利用外部磁铁精确引导一个微型机器人穿过猪的血流，到达动脉阻塞部位，成功输送造影剂并导航返回提取部位。
尽管纳米机器人在人体内的应用影响尚不完全明确，但这一领域无疑令人兴奋，并具有推动人类健康和患者治疗效果取得巨大进步的潜力。纳米机器人的微型化特点使其能够到达传统手术难以触及的区域，以更高的精度和效率执行任务。此外，随着技术的进一步发展，我们有望看到纳米机器人在实时成像、精确药物输送以及肿瘤治疗等领域的更广泛应用。
当然，纳米机器人的发展也面临着诸多挑战。如何确保其在人体内的安全性、如何控制其精确移动以及如何有效地执行任务等问题都需要科研人员深入研究和解决。此外，与所有新技术一样，纳米机器人的广泛应用还需要克服伦理、监管和社会接受等方面的障碍。
远程手术的新时代
近年来，随着科技的飞速发展，远程医疗逐渐成为主流。疫情更是加速了这一趋势，使得人们更加依赖远程医疗服务。如今，随着技术的不断成熟和新兴发展，如元宇宙等领域的开拓，远程手术的大门正逐渐敞开。
事实上，远程培训外科医生已经进行了多年，但新型的混合现实工具正在加速机器人辅助手术和更复杂手术程序的培训。这些工具为医生提供了更为真实、沉浸式的手术模拟环境，使他们能够在没有实际风险的情况下进行反复练习，从而提高手术技能和应对复杂情况的能力。
随着这些技术的不断发展，我们有理由相信，未来的某一天，机器人将能够在战场上执行拯救生命的手术，而操作这些机器人的外科医生则安全地坐在数千英里之外的控制中心。这种远程手术的概念不仅将彻底改变战场医疗的现状，还将为偏远地区和医疗资源匮乏的地区提供更为及时、高效的医疗服务。
当然，要实现远程手术，还需要克服诸多技术挑战。如何确保手术的精确性和实时性？如何保证数据传输的安全性和稳定性？这些问题都需要科研人员、工程师和医生共同努力，通过跨学科合作来寻求解决方案。
此外，远程手术还面临着伦理、法律和监管等方面的挑战。如何确保患者的隐私权和知情权？如何制定和完善相关法律法规来规范远程手术的行为？这些问题同样需要我们深入思考和探讨。
成功的策略与协作创新
随着科技的飞速发展，2024年无疑将见证手术机器人领域的更多新进展和应用。然而，成功的关键将在于通过患者和医疗系统的双重视角来推动创新。
对于像新型机器人系统这样的资本密集型投资而言，如果无法展示其既能改善患者治疗效果，又能为医疗机构带来运营和经济效益的能力，那么这些投资最终可能会失败。因此，第二代手术机器人必须为患者提供更高的临床价值和更快的康复速度，同时为医疗系统及其工作人员带来更高的效率和收入。
创新者还必须抵制为了制造机器人而制造机器人的冲动。对于那些无法显著改善当前方法的时间、成本或效果的机器人平台，市场是没有需求的。因此，创新者需要深入了解患者的需求和医疗系统的挑战，以确保他们开发的机器人能够真正满足市场的需求。
对于大型和小型机器人公司而言，与医生紧密合作开发新系统将是关键。这种协作方法将使公司能够超越现有技术，将昨日的科幻小说变为明日的现实。通过与医生合作，机器人公司可以更好地了解临床需求，开发出更符合实际应用的手术机器人。同时，医生也可以借助机器人公司的技术实力，将他们的临床经验和知识转化为创新的手术机器人解决方案。
此外，为了确保手术机器人的广泛应用和接受，还需要加强相关培训和教育工作。医生、护士和医疗技术人员需要接受专业的培训，以掌握手术机器人的操作技能和维护知识。同时，公众也需要了解手术机器人的优势和潜在风险，以便做出更明智的决策。
