如何实现弯道超车

王志刚

根据普华永道中国发布的研究报告，至2020年，全球医疗机器人市场价值趋势将达到76亿美元，同时，在2005年至2015年的十年间，全球使用机器人的手术数量激增26倍。相比传统手术，手术机器人具有精准、微创、高效的天然优势，同时，基于手术机器人的远程医疗，可以有效缓解医疗资源配置问题与矛盾。

在国内，手术机器人经历了从技术“跟跑”到应用“突破”的20年，已经涌现出天智航、柏慧維康、楚天科技等一系列国内知名品牌。而在人工智能时代，国产手术机器人依旧在紧抓机遇，实现弯道超车。

2018世界机器人大会中，获得CFDA认证的“睿米”神经外科手术机器人首次亮相。为了能够更好地了解这台洗衣机大小的手术机器人前世今生，大会之后，记者约访了它的发明者——北京柏慧维康科技有限公司董事长刘达，他师承国内最早研究手术机器人的北京航空航天大学教授王田苗，也是王教授的第一位博士。因此，刘达与他的“睿米”手术机器人其实就是国产手术机器人技术发展的一个缩影。

技术“跟跑”

“德国的产学研结合非常密切，从技术研发到产品的转化效率很高。”这是2003年赴德留学时，德国医疗手术机器人发展给北京柏慧维康科技有限公司CEO刘达留下的印象，当时他还在读博士后。相比之下，当时的中国虽然有很好的临床条件，患者样本多，但手术机器人的临床应用水平却很低。而事实上，2003年时，距离刘达参与国内手术机器人技术的起步研究已经过去了8个年头。刘达不禁向《中国名牌》记者回忆起1995年，田增民教授与导师王田苗起步研发国内手术机器人的情形。

“敢让一个机器人给自己做开颅手术吗？”一位网友发帖质疑。其实，当时不仅普通公众在质疑，甚至是在医院从业几十年的老专家也将机器人应用于手术视为伪科学。因此，手术机器人技术在国内还未拔腿跟跑，就在观念上形成犄角。但田增民还是决定将手术机器人的研究创想付诸实践。正是这份坚定打动了王田苗，两人就此开始了长达十余年的科研合作。

田增民将当时的研究半开玩笑地称作“拆来主义”，没有必备的器械零件，就从医院淘汰不用的设备上拆来用，医院废弃的医疗物品在他的“实验室”（10平米左右的废弃仓库）里被回收利用，真所谓没有条件就创造条件。实际研究工作的进展，就像一次“地下工作”。

“有一次，王田苗刚想试试看能不能进手术室，碰巧遇上院领导检查，直接把他轰走了。”田增民至今还记得王田苗脸上的尴尬，“过几天他又继续闷在仓库里做实验，继续和我们的医生讨论。”在这样有些戏剧性的情形下，经过两年时间的研发试验，田增民和王田苗终于在1997年，通过自主研发的第一代睿米手术机器人完成了国内首例框架立体定向手术。

这次之后，国产手术机器人的研发进一步向远程协作领域跟进，王田苗与田增民希望通过此项技术，促进化解地区间医疗资源配置的矛盾。 很快，2005年，田增民等来了将此项技术应用于临床实践的机会。

2005年12月22日上午，雨后初晴的阳光在慢慢驱散冬季延安的萧冷，此时，在延安大学附属医院手术室里正在进行一场关乎生命的特殊网络通话。“再往上点，它就偏了”，田增民在北京的手术总控室里紧盯着电脑屏幕，丝毫不敢放松。话音刚落，一根190mm的探针沿着既定方向，准确地刺进69岁脑出血患者张秀英的额头偏上的头皮层，探针缓慢推进病人脑部，刺入肿瘤囊壁，随着黑色推进器的上移，连接探针的注射器内盈满淡黄色液体，致命的“毒液”被顺利吸出。这意味着，手术40分钟前，69岁的张秀英被死神拽进黑暗；40分钟之后，她又被远程脑外科手术机器人拽回到生活的阳光里。

自此，中国首例机器人辅助立体定向手术获得成功。田增民表示：“这次使用的第五代机器人，意味着我国立体定向机器人技术进入全面发展的成熟阶段。”同时这也是神经外科手术机器人技术在临床应用上迈出的重要一步。

应用突破

传统的脑外科手术中，医生需要将四个钢制的禁锢螺栓紧固在患者颅骨上，患者头戴重达数公斤钢制金属定位仪进行术前CT扫描以及术中开颅，由此给患者带来的痛苦不言而喻。

医生以救死扶伤、帮助病患减轻痛苦为己任。能否摒弃这个冰冷的钢制器材，同时又能够顺利完成脑神经外科手术，减少手术带来的痛苦呢？这成为上世纪末国产神经外科手术机器人向前发展的第一道坎。

于是，王田苗提出了“从带框架到无框架”的研究方向，目的就是摆脱传统神经外科手术中的头部金属定向仪。1998年10月，刘达随即加入医疗外科机器人研究小组，负责这项国家863计划中相关课题的技术研发。1999年4月，国内首例机器人辅助无框架立体定位手术完成。2000年，北京市科委做出成果鉴定，“无框架神经外科机器人的临床应用填补了国内的空白”。

解决了患者的痛苦，刘达接下来考虑的便是如何进一步提高手术的精准度，进一步提高患者手术的成功率。而对于手术机器人而言，手术的精确度取决于机械臂的操作精度。可以说，手术中机械臂的毫厘之差，对患者而言，就是生死之隔。因此，如何将手术机器人的机械臂变被动为主动，用计算机算法编程替代医生的经验与肉眼定位？这成为刘达带领团队推动国产手术机器人更新迭代之路上遇到的第二道坎。

直到2013年，手术机器人的主动化机械臂基本成型，3年后，刘达等来了对主动机械臂精度进行临床验证的机会。

在这场手术中，为了能够保证手术过程不伤及患者的音乐与旋律神经，医生必须能够准确无误地在病灶靶点处进行手术，可通过传统方法进行开颅手术，医生坦言，几乎无法完成。于是，解放军第306医院院长顾建文采用了刘达的科研成果—神经外科导航定位机器人。

2016年6月6日，解放军第306医院神经外科的手术室里，响起一阵阵音符并不规整的小提琴演奏声。学习了12年大提琴的吉林女孩毛澄宇一边接受血管瘤脑外科手术，一边在拉小提琴。当然，这不是一场表演，而是这场手术的一部分。在这场手术中，为了能够随时监测毛澄宇的音乐旋律神经是否在手术中遭受到损伤，医生让毛澄宇用提琴为这场手术“伴奏”。一面是舒缓的音乐，一面是神经外科导航定位机器人与医生有条不紊地调整、定位、穿刺入针……

很幸运，这套通过人工智能算法设计的最佳手术路径，让毛澄宇在音乐路上重获新生。

弯道超车

自2000年以来，人工智能进入深度学习的发展阶段，虽然中国没能赶上人工智能的前两次发展浪潮，但却完整地赶上了人工智能深度学习的浪潮，中国在跟跑中逐渐超越，跻身全球人工智能领域研究的第一梯队。

在医疗手术领域，人工智能使得手术机器人逐渐具备了“脑”“眼”“手”协调工作区，柏慧维康市场部相关负责人介绍说，这让手术机器人拥有更强大、更系统、更准确的计算能力，同时，通过高倍立体显微摄像头进行实时跟踪定位，用机械臂来抵达人手无法抵达的极限。

未来，将是一个人工智能为人类赋能的时代。“现在我们在技术上并不存在什么障碍。”天津大学副校长王树新表示，将销售量比较多的达芬奇系统和国产系统相比较，从技术本身而言水平基本相当，但在应用层面需要的是把技术用好，要通过人工智能、大数据、云计算等技术的融入，进一步改进和提升手术机器人与医生之间的人机协作能力，提升医生的舒适度和认可度。

技术上，中国人工智能技术的发展给国产手术机器人创造了弯道超车的机遇，而技术的落地应用则离不开市场的需求与开放。

对此，哈尔滨工业大学机器人研究所副所长付宜利在2018人工智能与机器人技术及产业发展论坛上表示，国内医疗机器人市场蕴含巨大潜力，行业热情已被重新点燃，医疗领域已成为人工智能的必争之地，巨大行业缺口正待开发。

面对巨大的需求市场，人工智能必将会成为助力国产手术机器人向前发展的强大动能，在医疗场景中，实现弯道超车。