在医疗科技的浪潮中，显微外科手术机器人正引领着精准医疗的新潮流。杭州迪视医疗生物科技有限公司的“迪视微锋”眼科手术机器人在浙江省人民医院成功完成了亚洲首例眼科机器人辅助的视网膜手术，这一创新标志着国产医疗机器人在显微外科领域迈出了重要的一步。与此同时，国际上Medical Microinstruments, Inc.(MMI)的Symani手术机器人系统也在美国完成了首批临床病例，进一步推动了显微外科手术的微创化、智能化和精准化。显微外科手术机器人的发展，不仅提升了手术的精确度和安全性，降低了医生的操作难度和疲劳度，还突破了人体生理操作的极限，为显微外科手术带来了革命性的技术革新。
显微外科手术机器人的临床应用前景广阔，在眼科、耳鼻喉科、神经外科等多个科室中都有重要的应用价值。特别是在治疗年龄相关的黄斑变性（AMD）等眼科疾病中，显微外科手术机器人的应用将极大地提高手术成功率，为患者带来光明。此外，显微外科手术机器人在断指再植等手术中也展现了其独特的优势，它能够进行精细的血管吻合，提高手术的成功率。
然而，显微外科手术机器人的发展也面临着技术瓶颈和临床痛点。在颅底等神经血管交错复杂且空间狭窄的部位，由于生理颤抖及精细操作限度，人手很难实现精细化操作。因此，显微外科手术机器人的设计开发需要跨学科的合作，包括机构学、显微外科学、生物力学、传感器技术等。
展望未来，随着技术的不断进步和创新，显微外科手术机器人将拥有更多的功能，实现在不同功能间的自由切换，从而拥有更广阔的应用市场。同时，随着手术机器人和其他医疗设备的发展，显微外科手术将变得更加便捷和普及，为更多的患者带来福音。显微外科手术机器人，作为医疗科技的前沿，正在开启精准医疗的新篇章，为人类的健康事业贡献力量。
目 录
一、显微外科手术的历史
二、认识显微外科手术机器人
三、外科医生需要什么样的智能手术机器人
四、Symani|首款完成临床案例的手术机器人
五、亚洲首例眼科机器人临床辅助视网膜手术成功完成
一、显微外科手术的历史
显微外科手术（Microsurgery）是一个由“Micro”（微小）和“Surgery”（外科手术）组成的单词，指的是需要使用手术显微镜的一类手术。香港整形外科医生Clara Wong Winyi曾这么定义过显微外科手术：
“我们很难理解显微外科手术的一般定义。这是因为显微外科是一个包含“广度”、“深度”、“精度”的概念。“广度”是指疾病的种类和可见的世界。“深度”并不仅指简单地填补缺失的部分，而且还包括骨骼、关节、肌肉在内的复杂移植，以及用于功能重建。“精度”意味着可以进行更精细的修复，从而产生更多的美容效果并且对提供移植组织的部位的损伤更小。”
世界上最初使用显微镜操作手术的案例可以追溯至1921年，由瑞典耳鼻喉科医生卡尔奥洛夫·尼雷恩在斯德哥尔摩大学进行，在这次手术中，尼雷恩使用了单目显微镜。到了次年，他的同事冈纳·霍尔姆格伦，同样是一位耳鼻喉科医生，发明了双目显微镜，为手术提供了更清晰的立体视觉。
之后，显微镜的使用不仅限于耳部手术，还扩展到了眼科和脑神经外科等其他领域。如今，显微外科手术已经广泛应用于整形外科、重建外科、眼科、妇产科、耳鼻喉科、脑神经外科、口腔颌面外科、儿科外科、泌尿外科等多个医学领域。
显微外科手术领域的一项重大突破是血管吻合术和神经吻合术的发展。此技术使得医生能够将身体某部位的组织转移到另一部位，并成功地将被切断的组织重新连接起来。有趣的是，血管吻合技术的历史可以追溯到1896年，这个时间点早于“显微外科”这一术语的诞生，也早于手术显微镜的发明。尽管当时还没有显微外科手术的概念和相应的设备，但血管吻合技术已经诞生并开始应用。
第二次世界大战对血管外科领域的发展起到了重要的推动作用。在战争期间，抗生素的广泛使用、感染控制措施的改进、以及微缝合技术与精密手术器械的发展，共同为血管吻合技术的进步奠定了基础。这些进步使得医生能够进行直径仅为3毫米甚至更小的血管吻合手术。
1960年，佛蒙特大学的血管外科医生雅各布森在医学史上首次利用显微镜成功完成了1.4毫米的血管吻合手术。这一开创性的手术不仅展示了显微外科手术的潜力，也标志着“显微外科手术”这一术语的首次使用。
在二战结束后的时期，一些地区，例如日本，经历了快速的经济增长。随着工业的快速发展，工作场所的事故数量也有所增加。在这种背景下，显微外科手术的重要性日益凸显，尤其是在手外科领域，它在修复断裂部位、弥补缺陷以及改善功能方面扮演了至关重要的角色。
1965年，日本奈良医科大学的玉井进教授和小松重雄教授进行了一项开创性的手术，他们首次尝试为一名在工业事故中失去拇指的男性患者重新接合了完全截断的手指。这一手术的成功不仅标志着显微外科手术技术的重大进步，也展示了其在手外科领域的应用潜力。
癌症是全球普遍存在的健康问题，尽管医学界不断研发出新的治疗手段，使得在某些情况下，患者可以在不进行手术的情况下治愈癌症，但在某些情况下，外科手术仍然是必要的，以切除恶性肿瘤。然而，这种手术可能会对周围组织造成损伤。
在需要进行组织重建的情况下，显微外科手术发挥着重要作用。通过显微外科手术，医生可以将身体其他部位的组织移植到受损区域，这种手术通常被称为游离皮瓣移植或自体游离皮瓣移植（Free Flap）。
自体游离皮瓣是一种显微外科技术，它允许医生移植包含血管的“活体自体组织”，这不仅包括皮肤和皮下脂肪，还可能包括肌肉骨骼等结构。这种技术广泛应用于修复由癌症手术、外伤或先天性缺陷造成的各种组织缺损和畸形，提供了一种恢复形态和功能的解决方案。
显微外科手术与癌症治疗的结合，不仅限于对癌症患者身体部位的重建。它还包括解决癌症治疗过程中可能出现的并发症，如淋巴水肿。
在癌症手术中，淋巴结的切除是常见的做法，而放射治疗可能导致淋巴系统受损，引起淋巴液循环的阻塞。这种阻塞可能导致患者出现长期的腕部或腿部肿胀，这不仅影响患者的外观，还可能严重影响其日常活动和生活质量。
为了缓解这种症状，淋巴管-静脉吻合术（Lymphovenous Anastomosis，简称LVA）被开发出来。这是一种显微外科手术，通过将肿胀区域的淋巴管与静脉相连，以恢复淋巴液的流动，减轻肿胀。
淋巴管非常细小，直径大约只有0.5毫米。进行LVA手术时，需要在显微镜下操作，使用直径仅为50微米（0.05毫米）的超细缝合针，以实现淋巴管与静脉间的精细吻合。这种手术要求极高的精确度和精湛的显微外科技术。
二、认识显微外科手术机器人
自21世纪初以来，随着直觉外科公司推出的达芬奇手术机器人的问世，医疗领域见证了手术机器人技术的迅猛发展。这些机器人系统覆盖了骨科、腔镜、经自然腔道以及经皮穿刺等多个手术领域。近年来，手术机器人在各个医疗领域的应用激增，它们不仅技术先进，而且受到了资本市场的极大关注。
然而，在显微外科手术中，尤其是在颅底等神经血管密集且空间受限的区域，由于人体生理性颤抖和精细操作的极限，传统手术方法难以实现高度精细化的操作。显微外科手术机器人系统的设计和制造面临更为复杂的技术挑战，需要集成更多精密的元件，并且在设计和制造工艺上设立了较高的标准。
显微外科手术通常包含大量精细且复杂的操作，要求显微外科医生在高强度和紧张的状态下连续工作数小时甚至十几个小时，这对医生的身体素质和生理耐力提出了极高的要求。一方面，一些经验丰富的显微外科医生可能因年龄增长而体力下降，难以充分发挥其积累的手术经验；另一方面，长时间的显微手术对年轻医生的技能和技巧也提出了很高的要求，手术的成功率很大程度上依赖于医生的专业水平。
尽管手术显微镜的使用可以帮助医生放大组织，看清肉眼难以辨认的细节，并提供立体视觉，从而有利于精确的解剖、切割或吻合，但即便是经验丰富的外科医生，在未经过专门训练的情况下，刚开始进行显微外科手术时也可能会遇到手眼协调的问题。此外，显微镜下手术还存在以下局限：
1. 显微镜的视野有限，手术器械和缝线容易移出视野，难以定位。
2. 显微镜的景深有限，轻微的移动就可能导致视野模糊。
3. 肉眼难以察觉的微小抖动在显微镜下会被放大，影响手术操作。
4. 由于眼睛需要时间适应不同的焦距，当视线离开目镜后再回到显微镜时，需要一段时间才能重新聚焦看清微细结构。
为更好地解决这些局限性，显微外科手术机器人得到了研发。借助显微外科机器人，极大地减轻了医生的疲劳，还能消除手部颤抖，提供显微力反馈，帮助医生更精准地完成手术。显微手术机器人还能够辅助或替代主刀医生执行血管剥离、吻合和剪断等复杂操作。
显微手术机器人的设计和开发是一个跨学科的领域，它需要结合机构学（研究机械结构和运动的学科，涉及连杆、凸轮、齿轮等机械元件）、显微外科学、生物力学以及传感器技术等多个学科的知识和技能。其临床应用范围广泛，涵盖了眼科眼底手术、耳鼻喉科、神经外科、血管外科和整形外科等外科领域的各个方面。
在国际上，目前只有少数公司在显微操作手术机器人领域取得了显著进展。意大利Medical Micro instruments（MMI）公司推出的Symani系统和荷兰Microsure公司的MUSA系统是获得CE认证的两个例子。
图1：MMI-Symani
图2：MicroSure-MUSA
显微手术机器人的设计通常包括几个关键组件：医生控制手柄、末端执行器、移动台车（通常包含控制器）、脚踏板。这些组件通过主从系统原理协同工作，使得医生可以通过操作手柄来控制末端执行器进行精细的手术操作，实现微观层面的精确动作。
以Symani显微手术机器人为例，其主手部分设计有6个自由度，能够控制3个位置维度和3个姿态维度。而从手部分则拥有8+1个自由度，控制精度达到0.01毫米，移动精度更是高达0.001毫米。这种设计通过主手的映射比例，能够实现对各个自由度的实时控制，且操作无延时。
在机械结构设计方面，显微手术机器人需要考虑到手术操作空间的局限性。设计师会对手术空间进行布局和定性分析，确保每一机械机构在使用时所需的空间类似于圆锥体。在这种布局中，显微镜的视觉信息获取空间位于中心位置，而左右手的操作空间则对称分布在两侧，手术对象空间则位于这三个圆锥体相交的区域（如图3所示）。
在从手机构的设计上，为了使机器人的运动能够精确模仿人类手术者的动作规律，设计者需要准确分析医生在手术过程中的动作和所需的运动空间，然后进行量化。通过精确的计算和数据分析，可以确保机器人的从手机构能够准确地复现医生的手术动作，提高手术的精确度和成功率。
图3：手术空间示意图 （来源：迪视）
图4：主从控制（来源：迪视）
结合模拟演示和临床需求，手术机器人的设计不仅要能够执行打结和吻合等精细操作，还需要具备执行这些动作所需的空间。实际的手术环境比实验室条件更为复杂，因此所需的工作空间也更大，大约为150x150x30立方毫米。
为了在保持机械系统紧凑的同时实现较大的工作空间，设计师倾向于采用水平方向的关节型机器人。这种关节型结构不仅更符合人体的关节特性，也更符合人体工程学，能够实现类似于人手的灵活性和精确度，达到人机合一的操作效果。
在大约20mm的操作区域内，医生可能会选择使用平面关节型机器人进行末端操作，因为它们能够提供更高的精度。平面关节设计可以替代更为复杂的空间关节结构，简化控制算法，同时提高整个系统的安全性。通过这种方式，手术机器人能够在有限的空间内实现更精细的操作，满足显微外科手术的严格要求。
显微外科机器人作为医生的辅助工具，必须能够执行一系列基本的手术操作，包括切开、剪断、分离、止血、打结和吻合等。由于单一器械系统难以满足所有这些操作的需求，因此开发快速更换机构成为必要。在显微外科手术中，常用的手术器械包括镊子、手术剪和手术刀。镊子主要用于夹持、阻断、拉长、牵扯血管以及夹持吻合针；手术剪用于切割和剪断血管；手术刀则用于切割、切断和剥离血管。这些器械的基本动作包括张开和闭合，因此，机器人的器械执行器也必须能够模拟这些动作，并且能够快速更换不同的手术器械以适应手术中的不同需求。此外，根据显微外科手术的要求，器械执行器还必须能够进行安全、无菌的操作，并且足够小巧灵活，以便能够精确地完成直径在0.7mm至2mm的血管吻合手术。
三、外科医生需要什么样的智能手术机器人
手术机器人的设计宗旨和理念各有千秋，它们通过多样化的工程学方法操控机械臂，以协助或独立完成临床手术中的各个环节，旨在满足多样化的手术需求。这些机器人的引入旨在提升手术的精确度，从而提高手术成功率，减少并发症的发生，并缩短手术所需时间。
尽管手术机器人的工作原理和构造各有差异，但若从机器人的直接使用者外科医生的角度出发，自然是希望这些设备既方便又高效。本篇文章将着重从外科医生的角度出发探讨外科医生究竟需要怎样的智能手术机器人。
智能化手术机器人的层次
在深入探讨外科医生所需的手术机器人之前，文章将先对“机器人”进行一定层次的分类，不同层次的机器人对应着不同层次的需求，并在临床实践中发挥着各自的应用价值。
（一）层次1：机器。具有以下特点：
1.高重复性：手术机器人能够根据预设的指令，精确地重复执行相同的操作。这种重复性确保了手术过程中的一致性和极低的误差率，显著减少了因人为因素导致的可变性。
2.无疲劳性：与人类手术者不同，机器人不会因长时间工作而感到疲劳。它们由电能驱动，能够在无需休息的情况下，持续提供均匀一致的操作力度。
3.稳定性：机器人在执行精细手术任务时展现出的稳定性优于人类。它们不受肌肉疲劳、耐力限制或协调性波动的影响，从而保证了手术的精准度。
4.准确性：手术机器人能够依据预设的空间坐标系统，从一点精确移动到另一点，或者准确到达坐标系中的任意指定位置。相比之下，人类操作者在进行空间定位时需要依赖较强的空间感知能力。
（二）层次2：机器人。
当手术机器人从层次1向更高级的层次2发展时，它们需要集成更复杂的功能和感官能力，以模拟和扩展人类的感知和操作能力。以下是机器人应具备的一些关键特性：
1. 高级视觉系统：机器人应配备先进的视觉识别技术，能够实时监控并分析机械臂的空间运动轨迹。此外，它还能够放大显示人体组织，通过增强现实或虚拟现实技术突出显示关键的解剖结构，如肿瘤、血管和神经等，以辅助精确的手术操作。
2. 语音识别与交互：机器人应具备接收和解析操作者语音指令的能力，允许外科医生通过自然语言交流来控制机器人的动作，从而提高手术效率和减少手动输入的需求。
3. 触觉反馈机制：机器人应集成精细的触觉传感器，以提供力学反馈。这使得操作者能够感受到与人体组织接触时的微妙变化，如组织的硬度和弹性，从而在不直接接触患者的情况下，依然能够获得接近直接手术的触觉体验。
（三）层次3：智能机器人。
在手术机器人从具备基本感知觉的层次2进化到集成了人工智能的层次3时，它们将获得更为高级的认知和决策能力。以下是智能机器人应具备的一些关键智能特性：
1. 自主纠错：智能机器人应具备实时监控自身操作的能力，并在发现机械臂偏离预定轨迹时，能够自动报警或采取措施停止操作，以避免可能的错误或并发症。
2. 高级规划：机器人应能够使用先进的算法预先设计出机器臂的最优运动轨迹，并将其提交给操作者以供审查，确保其准确性和可行性。
3. 深入分析：智能机器人应能够通过其听觉系统准确识别并执行操作者的语音指令，同时利用触觉反馈系统识别和分析触碰到的人体组织特性，如硬度、弹性等。
4. 决策支持：机器人应集成决策支持系统，能够基于收集到的数据提供手术策略建议，帮助医生选择最佳的手术方法。
5. 学习和适应：层次3的机器人应具备机器学习的能力，能够从每次手术中学习，不断优化自己的操作模式和决策过程，以提高手术的成功率和效率。
外科医生对智能化手术机器人的需求
在追求更高级的手术机器人以更好地服务于临床实践的过程中，需要明确的是外科医生的具体需求。具体来说，外科医生需要的机器人是完全独立的手术执行者，还是作为医生的辅助工具？这个问题的答案将直接影响机器人的设计和功能。
虽然技术进步预示着未来机器人可能独立完成手术，但从目前的情况来看，外科医生似乎更需要后者——即辅助型的机器人。如果按照这个思路，可以将问题进一步细化：外科医生需要的辅助机器人应具备哪些特质？这可以类比于手术中主刀医生和助手的关系。
（一）清晰的暴露手术术野：在开放手术中，手术助手负责将皮肤、皮下组织和筋膜肌肉向周围牵开，以显露手术所需的关键解剖部位，这一操作在外科术语中被称为“拉钩”。对于腔镜手术，由于手术器械通过预先设置的工作通道进入，助手则无需牵拉肌肉，但需确保腔镜镜头稳定并精确对准手术区域，这一过程在外科中俗称“扶镜子”。为了维持一个清晰的手术视野，除了“拉钩”和“扶镜子”之外，助手还需执行如使用吸引器吸血等任务，以去除手术区域的血液和液体，确保手术精准进行。
人力助手在手术过程中可能会因为疲劳或注意力不集中导致操作失误，如“拉钩”不到位或“扶镜子”不稳，影响手术的流畅性和安全性。相比之下，机器臂作为手术助手可以持续提供恒定的力量，不会受到疲劳的影响，且其灵活性和多关节设计允许术者根据手术需求调整机械臂的牵引或把持方向。此外，机器臂可以集成智能化功能，如自动追踪手术操作区域、响应术者语音指令调整角度，以及自动识别出血区域进行吸血操作，进一步提升手术效率和精确度。
（二）精准化操作：在外科手术中，无论是主刀医生还是助手，精准化的操作都是至关重要的。外科医生需要具备的基本素质包括胆大、心细、手巧，其中手巧尤其体现在精细化手术操作上。机器人技术在这一领域可以发挥重要作用，它们可以执行一些风险性较低、重复性较高的任务，例如逐层磨削椎板。对于风险性较高的操作，机器人则可以作为辅助工具，通过规划定位或使用光电传感器来辅助术者，例如在寻找硬膜和神经根的位置时帮助避开神经根，确保从相对安全的位置开始进行减压操作，并逐步扩大减压范围。
此外，外科医生在手术中还非常依赖手感，尤其是在脊柱外科手术中，如椎弓根钉置入过程中，医生需要依靠手感来判断椎弓根内的骨质情况。机器人辅助的置钉可以通过研发新型手术器械来模拟这种手感，这些机器人可以配备有触觉功能的传感器，通过感应应力或电信号的变化，将数据反馈给机器人，从而帮助判断螺钉是否穿破了椎弓根皮质，提高手术的安全性和成功率。
（三）更好的显示效果：在手术过程中，主刀医生和助手，尤其是第一助手，都希望能够获得更清晰的视觉显示效果，以便能够清楚地看到手术部位的重要解剖结构，如血管、神经、肿瘤以及骨骼解剖标志等。然而，由于人肉眼的分辨率有限，加之外科医生可能存在的视力问题，如近视、散光或老花等，这些因素都可能影响医生的判断，增加血管、神经损伤的风险。
为了提高手术的精度，临床上采用了多种术中设备来放大显示这些重要的结构。机器人技术可以进一步整合这些放大设备，根据临床需求调整最合适的放大率，并通过机械臂的高自由度来调整最佳的观察角度，为医生提供最佳的手术视野。此外，机器人还可以模拟外科医生的“透视眼”，帮助识别那些隐藏在正常组织内的病变，如肺恶性肿瘤或位于脊髓、神经根下方的突出椎间盘。通过术前影像学检查和医生的临床经验，机器人可以更准确地重建病变组织的空间位置及其与周围正常组织的关系，并利用虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术，在术中提供更精确的图像输出。
这种高级的视觉辅助功能不仅可以提高手术的精准度和效率，还可以减少术中对周围组织的损伤。未来，随着机器人技术的进一步智能化，机器人系统将能够根据术者的操作过程自动提供相关的手术视野显示效果，并根据术者的要求进行放大、缩小或三维组织结构信息的显示，从而进一步提升手术的安全性和成功率。
（四）空间位置提醒：作为一名优秀的外科医生，除了需要具备精湛的手术技巧之外，强大的空间位置想象能力同样至关重要。医生需要利用这一能力，结合术前影像学资料，如CT扫描，来重建并分析患者的解剖结构，准确判断病变组织的位置，评估解剖结构的变异性，并依据解剖标志寻找到病变组织。这种空间感的形成，依赖于手术经验的积累、对影像学资料的深入阅读与理解，以及一定的天赋。
然而，如果术者或助手的空间想象力不足，或者手术经验不足，可能会导致无法准确重建患者的影像学资料，在大脑中形成准确的解剖结构模型，从而增加手术失误的风险或延长手术时间。
相比之下，现代骨科机器人在设计上已经集成了先进的空间位置判断功能。它们能够根据患者术前或术中的CT扫描数据，获取患者重要组织结构的全面空间信息，包括解剖标志点、它们之间的相互关系以及与手术靶点的相对位置。机器人可以在其内置电脑系统中综合、分析这些空间信息，并进行精确的定位。
尽管如此，目前机器人所存储的详尽空间信息并未能完全有效地传达给手术团队。例如，脊柱手术机器人可能仅提供了椎弓根的相关信息，而实际上它还存储有关于椎板厚度、倾斜度、关节突的增生和内聚程度、椎间盘高度、神经根位置和走行等重要数据，这些信息对于手术过程中的减压操作至关重要，能够显著提升手术的疗效和安全性。
未来，如果能够通过合适的方法和显示技术，将这些丰富的空间位置信息有效地展示给手术团队，将极大地弥补术者和助手在空间想象力方面的不足，从而提高手术效率和质量。随着机器人技术的不断进步，未来的智能机器人有望能够自动追踪手术进程，并实时为术者提供所需的三维空间信息，进一步推动精准医疗的发展。
（五）风险预警和纠错能力：手术过程是一个涉及术者、助手、护士和麻醉师之间密切交流与协作的复杂活动。在这一过程中，人与人之间的沟通至关重要，因为它可以促进相互提醒、查漏补缺，从而有效预防错误和失误的发生。特别是在术者与助手之间的沟通，其重要性更是不言而喻，因为一个优秀的助手能够协助术者避免许多潜在的医疗事故。
然而，由于助手的年资、手术经验和手术专注度等因素的差异，他们在风险预警和纠错能力上也会存在差异，这可能直接或间接地影响手术的安全性。为了提高手术的安全性和准确性，引入机器人技术可以作为一个有效的解决方案。通过利用机器人相关的各种视觉系统，机器人能够全面观察手术过程，并从不同的角度向术者提供反馈，使术者能够更好地控制整个手术过程。
展望未来，随着人工智能技术的进一步发展，机器人将能够实现更加高级的人机交互，它们不仅能够预警手术过程中可能出现的错误和危险，还能提出相应的解决方案，从而使得机器人在手术中扮演的角色更加接近于一个具有丰富经验的手术助手。
（六）更便捷的操作方式：机器人在医疗领域的应用正变得越来越广泛，为了更好地适应术者的操作习惯并提高手术效率，机器人需要配备更为便捷和人性化的操作系统。正如智能手机之所以能够取代传统按键手机，不仅因为其拥有更强大的处理器、更灵敏的触屏操作、更快速的网络连接和更先进的图像处理能力，更因为其拥有大量专为智能手机设计的应用程序，这些应用程序极大地丰富了手机的功能，改变了它仅仅是通讯工具的传统属性。
同样，医疗机器人的系统设计也应超越单一的机械臂或导航工具的范畴，它应该能够根据不同的手术阶段和需求，灵活地呈现和切换不同的应用场景。例如，在进行椎弓根置钉手术时，机器人可以作为导航机械臂辅助定位；当需要评估脊柱畸形程度时，机器人能够展示患者的三维脊柱模型；而在截骨矫形手术中，机器人则可以提供截骨方案并预测矫形后的效果。
理想的医疗机器人应该集成多种功能模块，能够根据手术的需要快速切换，以适应不同的手术环节。一个具备多功能且能够灵活切换的机器人，无疑将拥有更广阔的应用前景和市场潜力。通过不断整合和优化各种技术和应用，医疗机器人将能够为手术提供更加全面和高效的支持，从而显著提升手术的安全性和成功率。
四、Symani|首款完成临床案例的手术机器人
由意大利手术机器人公司 Medical Microinstruments, Inc.(MMI)研发的Symani®手术系统是一个高度灵活的医疗平台，它由两个精心设计的机械臂构成，能够轻松而精确地定位至身体的任何解剖区域，以便于进行精细的外科手术。这个系统不仅为外科医生和整个手术团队提供了用户友好的界面和简化的操作流程，还针对他们的需求进行了特别的优化，以提升手术的效率和准确性。Symani®系统内置了7-20倍的动作缩放功能和先进的震颤过滤技术，这使得它能够满足显微外科和超显微外科手术的高标准需求，应对手术中的复杂情况。最为引人注目的是，该系统能够无缝地与专有的NanoWrist®机器人微型仪器协同工作，让外科医生能够直接通过系统执行他们手部的精细动作，极大地提高了手术的精确度和成功率。
图5：Symani®手术系统（来源：MedRobot）
Symani®的NanoWrist器械以其精巧的设计成为全球最小的腕部手术器械，它旨在增强外科医生的自然灵巧性，并扩展其操作范围，超越传统人手的局限。配备3毫米手腕的NanoWrist持针器和扩张器，能够灵活地绕过障碍，直接观察并接触到目标解剖结构。这个微型手腕所提供的7自由度功能，为外科医生在进行精细操作和缝合时提供了前所未有的精确度和控制能力。
Symani®手术系统特别适合于那些需要极高精确度和动作放大的开放式手术。通过Symani，外科医生能够更加精准地对细小的解剖结构，如血管、神经和淋巴管进行手术操作，包括缝合、结扎、吻合和接合等复杂过程，从而显著提升手术的成功率和质量。这些技术常用于医院内多个专科和科室的手术，如：皮瓣重建、淋巴管手术，例如淋巴静脉吻合术 (LVA) 和血管化淋巴结转移(VLNT)、创伤重建和再植、周围神经修复、先天性畸形的重建等。
2024年4月8日，Symani手术机器人在美国医疗领域取得了重要的进展，它通过De Novo途径获得了美国食品和药物管理局（FDA）的批准，正式被认证用于软组织手术，特别是那些需要在重建或修复过程中重新连接微小血管以恢复血流或重定向液体的显微外科手术。这些手术通常要求极高的技术水平和精细的操作。
Symani®手术机器人的获批，不仅代表了其在美国成为首个商用的重建性显微外科手术平台，而且它还承载着推动显微外科手术领域发展的重要使命。该机器人的设计旨在加速新手外科医生技能的提升，降低进入显微外科手术领域的门槛，同时，它也赋予了经验丰富的显微外科医生更大的自信，使他们能够向更高难度的超显微外科手术迈进。Symani®手术机器人的应用，为医疗界带来了一种全新的治疗手段，这种手段在没有机器人辅助的情况下，仅凭外科医生的手工操作是无法实现的，它极大地拓展了显微外科手术的可能性和边界。
在宾夕法尼亚医学中心，两台机器人辅助显微外科手术的成功实施标志着医院骨外科与整形外科部门之间协作的显著成果。
第一个案例中，医疗团队面对的是一位遭受严重创伤的患者，需要进行一项复杂的“自体游离骨移植”手术。该手术的目标是将患者腿部的骨骼和皮肤移植至前臂的受损区域。在此过程中，Symani显微手术机器人发挥了关键作用，它被用来精确地重建骨段的血管，确保微小血管的重新连接，为移植的成功打下了坚实基础。
第二例手术中，患者因膝关节假体感染和软组织缺陷而处于截肢的边缘。为了挽救患者的腿，医疗团队采取了创新的手术策略，他们利用患者背部的肌肉和皮肤来修复严重的膝关节损伤。随后，机器人再次被运用于手术中，它精确地重新连接了血管，为受损区域的血管重建提供了重要支持。这两次手术不仅展示了机器人技术在显微外科手术中的潜力，也彰显了跨学科团队合作在解决复杂医疗挑战中的价值。
MMI 公司首席执行官 Mark Toland 表示：“在美国完成首例病例是 Symani 手术机器人系统全球扩张的一个重要里程碑。这标志着外科创新时代的开始，全美各地患有需要复杂显微外科技术（例如四肢重建、癌症切除后自体乳房重建和淋巴水肿修复）治疗的患者现在获得了更多的治疗选择。”
2024年1月11日， MMI宣布与 ab medica 公司达成合作，以推动其 Symani 手术机器人系统的全球商业化。ab medica 是意大利领先的机器人技术平台分销商，此次合作将提高 MMI 公司在意大利的知名度，并扩大医疗服务提供者和患者接触 Symani 显微外科机器人技术的机会。
2024年2月21日，MMI宣布成功完成了1.1亿美元（约合8亿人民币）的C轮融资。这轮融资由富达管理研究公司（Fidelity Management & Research Company）主导。通过这笔资金的注入，MMI公司计划加速Symani®手术机器人在全球高增长市场的商业化进程。此外，公司还将持续投资于产品的研究与开发，旨在积累更多的临床证据，推动产品适应症的扩展。这轮融资所得还将用于推动MMI公司的技术进步，加强其在医疗机器人领域的领先地位，并支持公司在全球范围内的运营扩张，以满足日益增长的市场需求和提升其全球影响力。
五、亚洲首例眼科机器人临床辅助视网膜手术成功完成
最近，杭州迪视医疗生物科技有限公司（以下简称“迪视医疗”）开发的“迪视微锋”眼科手术机器人在浙江省人民医院成功进行了亚洲首例眼科机器人手术，用于治疗眼底黄斑出血。手术过程顺利，患者术后恢复良好，并已顺利出院。
在手术前，浙江省人民医院眼科中心的沈丽君教授和陈亦棋教授带领的眼底病手术团队进行了详尽的检查和周密的准备。手术当日，该团队运用“迪视微锋”眼科手术机器人，通过外径仅为100微米的显微注射针，在短短3分钟内将400微升的溶栓药物——重组组织纤溶酶原激活剂（rtPA）——精确地输送至患者眼底的视网膜下腔。术中使用的OCT技术显示，药物准确无误地送达了目标区域，并按照既定的治疗计划，成功地停留在视网膜色素上皮层上方的下腔中。整个手术过程操作流畅、稳定且精准。
此次手术的成功不仅标志着亚洲眼科机器人临床应用的首次突破，也意味着国产眼科手术机器人在临床应用和推广方面取得了显著进展。
超越人手极限的精密辅助
视网膜黄斑区中心凹的典型厚度大约是250微米，病变时可能会变得更薄。理想的手术器械运动精度应达到10微米以内，然而，由于人体生理限制，人手存在大约100微米的固有抖动，即便是技术高超的外科医生也难以完全克服。这种抖动在眼科手术中特别危险，因为它可能导致组织撕裂，影响手术的精确度和稳定性，进而影响患者的术后恢复和视力改善。此外，资深眼科医生资源稀缺，培养周期长，且长时间的高强度手术操作易导致医生疲劳，增加手术风险。
引入眼科手术机器人技术，对于提升手术的精确性、安全性，降低手术风险及医生疲劳，缩短医生培训周期，以及超越人体生理操作的极限，具有显著的积极作用。
目前，全球仅有欧洲、美国、以色列等少数国家的一些公司和研究机构在眼科手术机器人领域进行研发。杭州迪视医疗生物科技有限公司（迪视医疗）完全自主研发的眼科手术机器人“迪视微锋”，成功填补了国内在该技术领域的空白。
3微米精度突破，注射成功率跃升至100%
杭州迪视医疗生物科技有限公司经过多年的研发，推出了自主研发的“迪视微锋”眼科手术机器人，旨在解决眼底手术中存在的医患比例失衡问题，延长眼科医生的职业寿命，提升手术的成功率，减少并发症，并为基因和细胞治疗提供先进的递送手段。
该公司利用其在个性化医工结合、主从控制多自由度技术以及独创的柔性机构设计方面的技术优势，实现了3微米级别的运动精度，这一精度在国际上也是数一数二的。
在早期的动物临床试验中，与医生手工操作的85.5%成功率相比，“迪视微锋”辅助的视网膜下注射手术成功率达到了100%。
该眼科手术机器人的临床应用特别针对治疗由年龄相关性黄斑变性（AMD）等不同原因引起的黄斑区视网膜下出血。这种出血情况会导致中心视力急剧下降，且大多数情况下不会自行恢复。根据国际防盲协会的数据，AMD及其并发症是全球第三大致盲疾病。世界卫生组织的预测显示，2020年全球有1.96亿人患有AMD，预计到2040年这一数字将增至2.88亿。随着中国人口老龄化的加剧，预计AMD的患病人数将持续增长。
AMD的治疗一直是眼科领域的一个重大挑战。随着“迪视微锋”等眼科手术机器人在未来临床应用中的成功，有望帮助更多的AMD患者重获光明。
浙江省人民眼科中心主任沈丽君教授表示：对于医生来说，眼底视网膜手术是一项极具挑战性的任务，它要求在手术显微镜下长时间进行精细操作，这不仅对医生的专注力和耐力提出了极高要求，而且长时间的手术操作和固定姿势还可能导致颈椎、手腕等职业病的发生。这些因素共同作用，使得培养一名能够熟练进行眼底视网膜手术的医生变得异常艰难，平均培养周期长达10年，而且由于年龄和生理条件的限制，能够执行复杂精细手术的资深医生数量非常有限。然而，迪视眼科手术机器人的问世，为眼科医生提供了一个强大的辅助工具，它不仅降低了医生的学习曲线，减轻了操作压力，还突破了人类生理操作的极限，使得医生能够开展更新、更精细的手术，为更多的患者带来希望和光明。
浙江省人民眼科中心常务副主任陈亦棋教授表示：眼科显微手术机器人正推动眼科手术向微创化、智能化和精准化的方向进步，其研究重点已从最初的样机开发和动物实验阶段，逐步过渡到更为关键的人体临床应用。展望未来，眼科手术机器人的应用前景非常广阔，它将在治疗多种黄斑疾病、视网膜血管阻塞性疾病、干细胞治疗、基因治疗以及远程眼底手术等领域发挥重要作用。这些应用不仅有望显著提高治疗效果，改善患者生活质量，而且还将为医疗行业带来显著的社会效益和经济效益。
迪视医疗技术顾问浙江大学周鸣川研究员表示：显微操作技术要求达到微米级别的操作精度，这在人类操作和感知的极限边缘，对人类的操作技能和感知能力构成了巨大的挑战。机器人显微操作技术的应用，能够辅助人类在微尺度上进行更为灵巧和精确的操作，这在医疗、农业和工业等多个领域都展现出了其重要的应用价值。迪视医疗所研发的眼科显微手术机器人，通过提供稳定、安全、精细量化和可视化的手术操作，使得医生在处理精细的组织和执行复杂的手术过程中，能够更加专注于手术中的决策。这一技术的应用，为眼科手术以及整个超显微外科领域带来了突破性技术革新，极大地提高了手术的成功率和安全性，同时也为患者带来了更好的治疗效果。
迪视医疗创始人兼CEO崔迪博士表示：眼科手术机器人，作为超显微外科手术机器人的代表，是计算机科学、工程技术和医学等多学科交叉融合的创新成果。该技术在患者临床治疗手术中的应用，不仅获得了杭州市政府的大力支持，也赢得了市场的广泛认可。为了确保系统的高精度和高安全性，我们的研发人员与临床团队进行了大量严谨的试验工作。这次临床应用是我们的产品首次在实际治疗中得到应用，它标志着中国眼科手术机器人技术正式迈入了国际领先水平的行列。我们坚信，随着眼科手术机器人技术的不断进步和临床应用的深入，它将为更多的患者带来福音，改善他们的生活质量。
