醫療器械創新網
醫療器械巨頭的收購動向可以說是觀察手術機器人領域的“時刻表”，在紛繁復雜的手術機器人的研發賽道中，被巨頭相中的賽道，或許在未來更具爆發潛力。
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從近年來全球巨頭在手術機器人這一賽道中的布局中，我們可以發現包括骨科手術機器人、腹腔鏡手術機器人等剛性機器人在全球已經進入白熱化的商業化階段，包括美敦力、捷邁、直覺外科、史塞克都在這些領域商業化產品，而柔性手術機器人則還方興未艾。
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柔性手術機器人和剛性手術機器人最大的不同在于，柔性手術機器人可以隨著周圍環境變形，比較適合于非結構化的場景。
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柔性手術機器人賽道將是手術機器人賽道中的重要板塊，從現有的產品嘗試上看，柔性手術機器人治療疾病覆蓋了肺部、胃腸道、顱內等多個重要領域。
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在柔性手術機器人賽道中，目前最值得關注的是肺部介入手術機器人，這個領域頻頻被巨頭看好，并購事件和金額遠超手術機器人其他賽道。在一級市場中，頭部的企業也在2020今年完成了融資。
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就在2020年，醫學內窺鏡領域的龍頭以3.4億美元的價格收購了主營肺部介入導航的公司Veran Medical Technologies（VMT），價格高達3.4億美元。
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此前，強生同樣曾以天價34億美金收購呼吸道手術機器人Auris Health。VMT和Auris Health都是肺部介入領域的重要公司，前者的強項是肺部導航，后者的強項是手術機器人。
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除了強生、奧林巴斯外，在肺部介入領域有產品布局的巨頭還包括美敦力、達芬奇手術機器人母公司直覺外科。
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為什么肺部介入領域會不容巨頭錯過，紛紛入局并購和投入研發？在肺部介入領域目前有哪些產品形態？未來肺部介入手術機器人將朝著哪些方向發展？動脈網梳理了肺部介入領域的主要企業和主要研發方向。
肺部介入手術機器人 圖源Auris health
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肺部介入以延伸深度為核心
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實際上，在人體很多器官的治療中，包括胃、肝臟、結腸等器官，現代醫學都朝著內鏡技術快速邁進。以消化道為例，消化內鏡經過一個多世紀的發展，已經從單純的診斷工具發展成為微創治療的重要手段之一。
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但是在肺部，目前使用內鏡進行深入檢查都還比較困難。這主要是由于肺內部擁有很多分支，掌握每一根氣管走向很困難，同時肺內部的每一根支氣管還會逐漸收窄。準確地進入肺內部活檢以及延伸介入治療，一直以來都是一大難題。
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同時，肺部疾病領域又存在著巨大的未滿足的需求，肺部的早期診斷是肺癌治療的關鍵。肺癌作為致死率最高的癌癥，被稱為“沉默的殺手”，而且其發病率和致死率還在不斷上升。
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在我國，報告統計數據顯示，2015年中國新確診的肺癌病例總數約為78.7萬（由于全國腫瘤登記中心的數據一般會滯后數年，最新報告發布數據為2015年登記資料）。
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根據美國肺臟協會（ALA）發的《2020肺癌狀況報告》中的數據顯示，在美國，23%的肺癌病例在早期階段被確診，此時的五年生存率為59%。22%的肺癌病例在局部晚期（擴散至局部淋巴結）被發現，此時的五年生存率為32%；47%的病例直到晚期才被發現，此時的生存率已經低至6%。
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在肺癌的早期診斷中，CT影像可以發現肺部的結節，但只有活檢才可以確診病變是否是癌癥。肺癌活檢的方式包括支氣管鏡檢查和經皮穿刺術。
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但即使有這兩種方式，在活檢確診中，周圍型病變的精準活檢一直是一大難題。
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對于支氣管鏡而言，位于肺門部位的中心型病變，支氣管鏡的活檢確診率較高。而對于周圍型病變，支氣管鏡難以到達病灶，導致獲得病理診斷的幾率較低。根據Auris Health官網的數據，大約40%的肺結節都是在氣道外。
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而經皮穿刺活檢是通過CT或X射線掃描確定肺部病變位置，經過胸口皮膚將穿刺針穿進肺部病灶，獲得活檢組織，這是目前診斷周圍型實質病變的常用方法。但經皮穿刺活檢不適用于微小結節。同時，經皮穿刺活檢取材未查到癌細胞并不能完全排除肺癌，有假陰性風險。同時還易發生氣胸等并發癥。
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解決現有的活檢的方式的局限，讓醫生能夠實時掌握肺部氣道分支的走向，在肺部活檢時，實現全肺觸達。這成為肺部介入機器人在診斷這一場景中的意義。
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但肺部介入機器人的意義遠不僅于此，未來機器人將會成為一個肺部介入平臺，搭載不同的治療工具，打開肺部微創介入治療大門。
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美敦力、強生等巨頭布局，但路徑各有不同
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在柔性手術機器人上建立肺部介入診斷+治療的平臺化產品，在目前的產業格局中，已經有多家手術機器人企業布局，包括美敦力、強生、直觀的產品都已經進入商業化階段。
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從目標上看，所有的產品都是為了實現全肺到達，但在實現路徑上，有著很大的不同。產品思路可以分為兩種，一種產品設計思路是內窺鏡+導航軟件；另一種是做介入手術機器人平臺，里面搭載內窺鏡、活檢鉗、微波消融等診斷或治療產品。
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前一種思路內窺鏡+導航產品的代表是美敦力的superDimension?導航系統。這一系統能夠在醫生使用支氣管鏡時提供導航。
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superDimension?導航系統實現的路徑是通過CT掃描建模，建造病人肺部的3D模型。3D模型將成為醫生進行活檢時的“地圖”。
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有了地圖后，還需要完成對導管位置的定位。superDimension?導航系統的支氣管鏡導管前端設置了傳感器，可以在手術中向3個磁極和電磁定位板發射信號。通過放置在患者身下的電磁板，可以做到定位支氣管鏡位置。
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在導航+支氣管鏡定位的幫助下，醫生可以到達更深的肺部，到達病灶后，導管中的活檢刷和活檢鉗就會伸出，取出病變組織。
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在這個過程中，CT建模的模型并不是實時生產的，而是在術前建立，中間存在一定的時差，而呼吸運動可能會影響肺結節的位置。如何補償這種誤差，是一種關鍵。
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后一種思路手術機器人的代表則是強生的Auris Health，以及直觀外科的Ion endoluminal。肺部介入手術機器人可以實現實時導航，機械臂可以在醫生操作手柄下主動前進。
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手術機器人和電磁導航產品最大的區別在于，手術機器人的操作導管是主動式的，內窺鏡+電磁導航產品是被動操作式。
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主動式代表著醫生通過手柄控制機械臂導管，機械臂可以在操作下自動前進，有著機器人的特征。
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依靠手柄一樣的控制器操作，能夠讓醫生實現對支氣管鏡的完全控制，保證在通過支氣管樹的小區域時實現精準的動作。而被動式則是由醫生直接控制操作內窺鏡導管。手術機器人內鏡可以解決內鏡操作醫師長時間工作的疲勞問題以及有效縮短操作醫生插入過程的培訓周期。
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華創資本生命科學組投資人盧漢杰表示：“主動式的軟性機器人對于末端控制的精度更高，它可以實現自動的轉彎。而電磁導航的導管往往需要預彎后進入。肺部介入手術機器人是一個系統平臺，而電磁導航更類似于耗材產品。”
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除了操作上的不同外，機器人內窺鏡產品的肺部導航是實時導航。
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在肺部模型的建立上，手術機器人和電磁導航類似，都是通過CT影像建立。在導航定位的技術上，Auris采用了復合的定位技術，結合了三種不同的導航技術，電磁學、光學模式識別和機器人運動學數據來測量支氣管鏡位置的過程中，并進行支氣管鏡檢查的醫師提供準確的位置數據。
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如何保持末端剛性成為研發難點
為什么肺部的各種形式的微創介入會受到巨頭的青睞。首先是因為肺部還有著很大的探索空間。同時軟性內窺鏡設備創新滿足臨床術式的需求，從診斷發展到治療平臺也是內窺鏡行業發展的趨勢。所以奧林巴斯、澳華內鏡等內窺鏡廠家會較為關注。
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微創醫療機器人公司此前也宣布布局了支氣管手術機器人，并已完成首例機器人輔助支氣管鏡肺泡灌洗術。微創醫療還與新加坡NDR Medical Technology（以下簡稱“NDR”） 公司達成戰略合作協議并成立在華合資公司，負責“NDR”產品在大中華地區的經銷、制造和聯合研發。“NDR”研發的經皮穿刺手術機器人可應用于經皮穿刺肺活檢術和經皮腎鏡取石術。
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入局肺部介入手術機器人領域意味著要解決雙重難題，一方面是涉及內窺鏡系統的研發，另一方面是關于手術機器人系統的研發。
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在內窺鏡系統的研發上，內窺鏡的研發涉及許多精密結構設計與加工技術。內窺鏡零件尺寸小，薄壁零件多，加工精度要求高，另外需要滿足生物相容性要求，零部件適用材料局限性大。除了硬件的高精密度加工外，在圖像處理上，需要低損失圖像信號傳輸技術、分光染色技術和調光算法，才能呈現低延時、高跟隨、清晰明亮的圖像。
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在手術機器人的研發上，柔性機器人和剛性手術機器人有很大的不同。柔性手術機器人有著更高的操作自由度，但也無可避免地導致柔性手術機器人存在較低的力施加、較差的可控制性和缺乏感測能力。
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內鏡手術機器人需要在有限體積內依靠電機完成高精度的鏡體進退、旋轉、彎曲，替代醫生完成插入內窺鏡的過程。所以最大的難題在于如何把柔性機械臂做長，同時末端還要保持一定的剛性。只有末端保持一定的剛性，才能保證一定的操作精度和穩定性來執行外科手術。同時只有柔性機械臂夠長才能達到遠處的手術目標。
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在完成性能指標的同時，電控內鏡要保證患者的絕對安全，因此需要設計完善的安全保障功能，這些功能涉及到一系列微型傳感器的使用和風險檢測算法。
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但值得注意的是，在手術機器人打造治療平臺并非是疊積木一樣簡單的游戲。底層技術和平臺首先要足夠堅實，才能夠承載多種治療套件。
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華創資本生命科學組投資人盧漢杰認為：“以高溫水蒸氣的慢阻肺的介入治療為例，目前國內外都有企業在嘗試開發組合產品，但想要搭載高溫治療產品，也就要求手術機器人機械臂是耐高溫的。再以光源為例，如何配置調光和染色算法，讓圖像呈現的是醫生熟悉的圖像，即使是出血等復雜環境下也能看清楚，也都很重要。所以柔性手術機器人不是組合拼湊的產品，而是需要從零去表達系統。”
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最難的是，在完成高性能的研發的同時還需要控制成本，降低臨床商業化的難度。
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手術機器人的機械臂造價一直不菲，在以往的手術應用中，依然有一部分患者可以支付。
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但診斷與治療不同，在所有的醫療體系中，診斷產品要發揮最大的商業價值，前提是覆蓋足夠的人群。高價重復消耗耗材的商業模式，或許很難適配診斷這一場景。
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在診斷場景中，如何選擇適合本土醫療體系的商業模式也值得思考。
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目前，強生的Auris肺部診斷機器人面向患者端一次診斷的價格為兩千多美元，對于一次活檢來說不算平價。但美國醫療體系中由保險付費，商業保險對于能夠早期發現疾病的技術付費意愿較強。在整個醫療體系中，早篩早診意味著更長的用藥期，所以在醫療生態圈中，藥企也是很有動力去推動早診技術的落地。
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但國內的環境和國外存在很大的差別，國內的醫療體系由醫保付費，而醫保有著不小的控費壓力。手術機器人這樣高價的產品，能否找到適合的商業模式，實現在臨床中大規模的應用，目前還是一大難題。
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未來趨勢：野心不僅僅在于診斷，有機會成為治療平臺
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從現有的解決方案來看，肺部的支氣管鏡活檢這個功能或許算不上一個很大的市場，規模也很難撐起一個賽道。
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為什么包括美敦力、強生、直覺外科這樣的巨頭都愿意躬身入局，因為診斷只是第一步，未來肺部介入產品將有機會成為診斷+治療平臺，打開肺部介入這一市場。
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而強生當年斥巨資收購的Auris Health，經過兩年的發展，產品形態和布局也逐漸顯露。原來，強生當初收購Auris Health看中的不是手術機器人這一形態，也并非是布局手術機器人這一業務，而是看中Auris Health的可以根據自然腔道延申的柔性機械臂。強生將Auris Health的肺部介入機器人與其收購的另一家NeuWave Medical（2016年3億美元收購）的組織微波消融技術結合，在2020年推出了經支氣管微波消融產品。這一產品在2020年7月獲得FDA授予的突破性設備稱號。
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美敦力也在肺部介入領域推出了CoreCath?2.7S電外科設備，與柔性支氣管鏡產品結合，用于在上呼吸道和氣管支氣管樹中切除軟組織阻塞，提供電外科止血功能，并在此類手術過程中排空手術煙霧。除此以外，美敦力還在嘗試將superDimension與Emprint消融導管結合，在肺部展開經支氣管鏡的介入消融治療肺癌。目前這一產品尚只獲得CE認證。
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來自中國的一家創業公司堃博生物也在研發InterVapor 熱蒸汽治療肺氣腫系統，通過高溫水蒸氣方式治療慢阻肺。
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各家企業的布局已經顯示了肺部導航+微創治療的這一產品研發趨勢。在介入產品上開發治療產品，不僅延伸了診斷產品的診斷功能，能夠形成1+N的產品矩陣，最大程度上利用產品價值。?
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無論是電磁導航支氣管鏡（electromagneticnavigation bronchoscopy,ENB），還是肺部介入機器人，目前在臨床上的應用都還尚屬早期，在未來10年還需要收集更多的證據來證實這種技術的安全有效性。
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但可以預見的趨勢是，在未來十年內能夠幫助醫生在肺內自由探索的導航式支氣管鏡或者其他形式的引導支氣管鏡，都將受到密切關注。
