手术机器人最新趋势和技术进步：推动其普及的因素有哪些——以及仍然存在哪些挑战？

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引言：变革外科手术体验

你以前在医院做过手术吗？
如果医生告诉你需要手术，感到焦虑是很正常的。你可能会担心手术是否成功、术后疼痛程度，或者需要请多久的假。在此背景下，外科技术的不断进步使得手术体验与传统方法截然不同。

什么是手术机器人？

机器人手术，也称机器人辅助手术，使医生能够以比传统技术更高的精度、灵活性和控制力完成多种复杂的手术。机器人手术通常与微创手术（通过小切口进行的手术）相关，但也可用于传统的开放式手术。目前应用最广泛的临床机器人手术系统包括一个摄像头臂和一个带有手术器械的机械臂。手术过程中，医生在患者身上做一个小切口，插入微型器械和一个高清3D摄像头。外科医生坐在手术台附近的电脑控制台前操控机械臂，然后通过附近的控制台控制这些器械进行手术。电脑会将外科医生的动作转化为器械的精确运动，与外科医生的动作完全一致。外科医生指导其他团队成员进行手术。外科医生始终掌控着机器人，手术系统会响应外科医生的指令。

该控制台为外科医生提供手术部位的高清放大三维图像。使用机器人系统的外科医生发现，与传统技术相比，该系统在许多手术中提高了手术的精确度、灵活性和控制力，并使他们能够更好地观察手术部位。

利用机器人手术，外科医生可以完成其他方法难以甚至无法完成的精细复杂手术。通常，机器人手术还能使微创手术成为可能。

微创手术的优点包括：

• 并发症减少，例如手术部位感染
• 疼痛和出血量减少
• 缩短住院时间，加快康复速度。
• 更小、更不明显的疤痕

技术与市场变化：专利到期的影响

手术机器人于上世纪90年代末在美国研发并实现商业化，已被应用于多种外科手术。多年来，该市场一直由一家公司主导，但随着市场领导者的专利近年来陆续到期，越来越多的公司涌入该市场。据悉，这家市场领导者拥有数百项关于基本运动和机械臂关节设计的专利，而自动调整内窥镜位置的专利已于几年前到期。

在这些专利中，与医生通过控制台控制机械臂并自动调整内窥镜位置这一基本概念相关的专利已于几年前到期。这为那些因专利壁垒而无法开发实用机器人的竞争对手带来了机遇。目前，全球约有30家公司正效仿他们的做法。机械臂关节机构和其他周边设备的专利将于2019年陆续到期，初创公司和其他企业也正涌入市场。这大大增加了手术辅助机器人价格大幅下降的可能性，而过去这类机器人的安装成本高达数百万美元。

通过减重和功能专业化实现市场多元化

这些新产品将通过减轻重量和简化功能来降低医疗领域的负担，并将价格控制在几十万美元以内，仅为先前制造商成本的一小部分。多家公司开始展开竞争，其中包括使用电机驱动机械臂的公司和使用气压驱动机械臂的公司。一些公司正尝试提供分析气压的功能，并将抓取组织时的细微触觉传递给手术医生。这旨在通过不仅传递内窥镜图像，还传递触觉来辅助精准手术。使用气压驱动机械臂将有助于减轻重量并减少部件数量。

通过使用专用辅助机器人和人工智能来增强支持

由于手术机器人能够辅助精准手术、减轻患者负担并缩短住院时间，越来越多的医院开始引入这类机器人，因此手术机器人市场正逐年扩张。目前正在研发的其他类型机器人是专门用于辅助手术的机器人。医生亲自进行手术，而机器人则协助助手操作内窥镜摄像头并提起周围组织。过去需要三名医生才能完成的手术，现在只需一到两名医生即可完成。使用气动机械臂的公司和开发辅助患者专用机器人的公司都致力于通过降低安装成本来扩大市场份额。

目前，利用人工智能（AI）辅助医生操作机器人和内窥镜的系统也正在研发中。据说，该系统通过分析内窥镜摄像头拍摄的图像，并在监视器屏幕上标示出器官边界，从而辅助医生的判断。
顶尖制造商也开始开发面向外科医生的移动应用程序。该应用程序会显示每次手术的控制台运行时间（手术机器人系统的运行时间）、使用的器械以及手术时长等信息，并将其与全国同类手术的平均水平进行比较，从而使主刀医生能够查看自身的手术趋势和学习曲线，并利用这些信息来改进手术技巧和治疗效果。

通过移动应用和云端连接为外科医生提供支持

当外科医生在智能手机等移动设备上安装该应用程序，通过云端登录系统并进行手术时，系统会收集日志数据，并可当场进行检查。

该应用程序还可作为在线外科手术培训系统的入口，通过使用专用模拟器，外科医生可以查看他或她已完成的练习和他或她的分数。

市场驱动因素及新进入者面临的挑战

长期处于领先地位的机构凭借在微创手术趋势下稳步积累的病例研究和扩大的保险覆盖范围，拥有了一定的优势。

后来者需要证明其机器人辅助手术的安全性，获得监管部门的批准，并扩大保险覆盖的医疗部门范围。

Dexerials 能发挥什么作用？

正如本文所提到的，手术机器人的技术发展趋势是变得更小、更简单，以降低安装成本。

例如，Dexerials公司的各向异性导电薄膜ACF可以替代机械连接器和焊料，用于手术机器人手臂和内窥镜等部件的各种连接点，从而有助于连接点的微型化。使用ACF，连接高度可以降低到几乎为零，而机械连接器则需要一定的连接高度。此外，通过用ACF替代焊料连接，还可以实现间距更小（200微米或更小）的精细连接。

此外，通过用ACF替代焊点，可以轻松实现无铅连接。此外，为了实现未来利用手术机器人和高速通信实现远程手术，FPC将需要具备高速传输，这可能需要Dexerials开发的低介电粘结片。有关低介电键板的更多信息，请阅读本文。​