年11月16日，功能强大的“天玑”正式获得国家食品药品监督管理总局颁发的医疗器械注册证，拿到了正式上市所需的关键“通行证”。“天玑”是国际上唯一可以开展全节段脊柱手术的机器人系统，凭借亚毫米级的高精准度的“眼”和高稳定性的“手”，远远领先于全球同类产品。仅仅在临床试验期间，“天玑”的上一代产品医院使用，累计手术超过例。今天本文就为读者揭秘医疗机器人产业的发展和“天玑”的创造者天智航。
“天玑?”骨科手术机器人系统由机械臂主机、光学跟踪系统、主控台车构成
在我国，骨科疾病常见多发，已经是致残的头号疾病，手术是其主要的治疗手段。块形态各异的骨骼，往往毗邻重要血管神经，且无法从表面观察，骨科手术如何保证精准性和稳定性是长期难题。
天智航董秘邢玉柱对骨科手术有着精准的理解：“可以说，现有骨科手术的瓶颈，就是人的能力局限性。一是"眼"，即手术视野的问题，医生无法直观看到人体内部骨骼结构，往往需要大切口暴露患处，导致并发症发生率高。若是采用增加术中透视减少切口损伤，高剂量的X射线暴露会影响患者和术者健康，并且透视得到的是重叠影像，医生仍很难准确确认深入的复杂解剖结构。另一个局限性则是"手"，即手术操作。医生每天几台手术下来，往往不能保证一直处在最佳状态，导致动作控制力、稳定性和重复性不足。”
在邢玉柱看来，“骨科机器人的价值，就是引领骨科治疗迈入智能辅助精准新时代。通常，优质专家资源稀缺的地区是无法开展高难度骨科手术的，而随着骨科机器人的广泛应用，即使是二、医院的医生，在机器人的辅助下，也可以高精度地完成手术，对实现全国医疗水平均衡化具有重要意义。未来，有了机器人的帮助，医院复制国内医院骨科手术水平将成为可能。”
另外，能够辅助完成微创手术也是骨科手术机器人的显著优势之一。传统骨科手术往往需要将病人皮肤划开一个大口，充分暴露骨骼结构，不仅手术创伤大、出血多、术后恢复也很慢。而有了手术机器人之后，只需在病人皮肤表面开一个极小的口子，将直径为1厘米左右的圆形套筒抵在骨面上，置入导针，即可沿导针置入内固定物。“医院会因为备血不足无法进行骨科手术。而使用机器人的手术，术中出血量可减少95%，伤口很小，软组织损伤小，有的病人手术后当天即可下地行走。”邢玉柱说。
值得一提的是，“天玑”与以往任何一台机器人的不同在于——它是由医生从临床视角主导设计的：实用性强、自由度高、可重复性好，而且改变了手术方式，使骨科结构复杂的手术也可以实现微创。它使复杂手术变得简单，常规手术更安全。“天玑”骨科手术机器人的出现标志着我国骨科手术已经开启智能化、精准化、微创化时代。
目前，天智航的骨科机器人已经研发到了第三代，手术定位精度与适应症范围已处世界领先水平。
行业分析：处于大风口的医疗机器人产业
根据麦肯锡全球研究所年发布的《引领全球经济变革的颠覆性技术》报告，先进机器人是年引领全球经济变革的颠覆性技术，预计先进机器人技术到年每年将带来1.7至4.5万亿美元的经济效益。
麦肯锡：年各项技术经济效益上下限（万亿美元/年度）
在机器人中，医疗机器人属于服务机器人，是指通过医学、生物力学、机械学、力学、材料学、计算机视觉、数学分析、机器人等技术，制造出具有感知、行动、智能能力的机械实体。医疗机器人具有学科交叉广泛、高新技术应用密集等显著特点，具有高度的战略性、带动性和成长性，它的战略地位受到了世界各国的普遍重视。在年的美国机器人发展路线图中，医疗机器人被列为机器人领域的第二大重要发展方向；欧盟和日本也都在医疗机器人领域持续加大投入，鼓励医疗机器人的研发。
根据国际机器人联合会（IFR）的分类，医疗机器人可以分为四个类别，仿生假肢、手术机器人、康复机器人、行为辅助机器人，最受欢迎的医疗机器人当属美国直觉外科公司的达芬奇手术机器人。
医疗机器人的分类及其应用
年，第一台达芬奇手术机器人系统被引进到了中国人民解放军医院，彼时，手术机器人还是一个非常稀罕的产物。10年后，医院的达芬奇手术机器人数量达到了59台，完成手术超过3万台，医院的必备器械之一，手术室里被不少专家推崇的“女神”。在美国，至年间有高达万名病人进行了机器人手术。
火爆网络的视频：看"达芬奇"机械手是怎样缝合葡萄皮的
医疗机器人主要用于伤病员的手术、救援、转运和康复。与其它机器人相比，具有以下几个特点：
据WinterGreenResearch预测，未来手术机器人和康复机器人的行业规模，将分别由年的32、2.2亿美元增长到年的、32亿美元，年均复合增速将达到29.9%、46.6%，成为发展速度最高的子领域。其中，手术机器人占60%左右的市场份额，未来市场重心将由北美逐渐往亚洲市场转移。
政策利好频出是推动医疗机器人市场发展的必要前提。《机器人产业“十三五”发展规划》目前已经完成初稿。《规划》提出实现在助老助残领域、消费服务领域、医疗领域等重点领域的示范应用，并开展核心零部件攻关、前沿共性技术研发、医疗康复机器人应用等重点工作。国务院办公厅在年3月发布的《关于促进医药产业健康发展的指导意见》中提到加快医疗器械转型升级。重点开发数字化探测器、超导磁体、高热容量X射线管等关键部件，手术精准定位与导航、数据采集处理和分析、生物三维（3D）打印等技术。研制核医学影像设备PET—CT及PET—MRI、超导磁共振成像系统（MRI）、多排螺旋CT、彩色超声诊断、图像引导放射治疗、质子/重离子肿瘤治疗、医用机器人、健康监测、远程医疗等高性能诊疗设备。
我国政府推进医疗机器人发展的相关政策
幼儿和老年人的庞大需求推动医疗机器人市场大发展。老年人由于生理衰退，脑血管疾病、骨关节病、痴呆等发病率和致残率上升。医疗机器人或家庭机器承担部分治疗或陪伴的责任，则有助于缓解社会和老龄人的负担和担忧。另一方面，二胎放开使得我国新生儿的数量也不断增加，这将会对婴儿照顾和婴儿手术提出更多更高的要求。在年轻劳动力紧缺的情况下，由人力服务转向医疗机器人服务将成为必然趋势。
不同年龄段对机器人的需求程度
治疗多种疾病将更多地运用手术机器人，达芬奇手术机器人应用越来越广就是最好的证明。目前，手术机器人凭借其高精密性和使用便捷性，已经被大多数外科领域所应用，其中软组织操作机器人已经可以完成包括心胸外科、泌尿外科、妇科、腹部外科等在内的几乎全部的常规手术以及一部分难度极高的精准手术，如全腔内心脏搭桥手术、二尖瓣成型手术、前列腺癌根治等。硬组织操作机器人帮助医生完成了包括微创脊柱手术在内的多项高精度、高难度手术，多次挑战骨科手术的高精端领域。
手术机器人可以操作的手术类型
传统手术和以达芬奇为代表的手术机器人优劣势对比
一片蓝海的手术机器人市场将引领医疗机器人行业新发展。手术机器人作为外科手术医生的辅助设备，具有定位精确、可视化操作、动作精细、避免疲劳的优点。随着全球手术疾病的患病率都有不同程度上升的趋势，微创手术成为术式的主流，外科手术机器人系统迈进了全新的发展时代。从年到年，美国产科手术中，机器人的应用比例从零迅速攀升至27%，手术机器人伤口小、恢复快、手术成功率高的优势也将确保其高达10%的稳健增长。年手术机器人销售为台，占医用机器人销售量的比例维持在80%~95%间。根据直觉外科公司官方年报告，全球达芬奇机器人系统完成手术数量达到57万例，同比增长9%，预计未来机器人完成手术例数还将稳步上升，年复合增长率约为7-10%。根据winterGreenResearch的报告，年手术机器人市场规模为32亿美元。
年软组织操作机器人操作手术数量
直觉外科公司全球机器人手术数量
目前市场上最成功的两种手术机器人分别是自动型的CyberKnife系统和遥控型的达芬奇系统。其中达芬奇系列的手术机器人更为市场接受，外科医生通过远程控制和语音启动的方式输入指令并进行操作，从而得到便捷的机械化帮助。达芬奇手术机器人治疗疾病的优势关键在于精准、灵活和智能，而其某些操作局限及费用高昂也成为其发展短板。但是外科手术机器人缺少触觉反馈，这会影响到手术操作的精确性、安全性和灵活度，从而大大束缚外科医生的能动性；其次，手术机器人体积依然偏大，占用了手术室较大的空间；最后高昂的器械费用，是机器人系统的最大缺陷。一套DaVinci系统约需数百万美金，而其每年的维护费用约为总价值的10%，此外还有手术器械耗材的消耗费用。因此手术机器人的价格限制了它在大型医疗中心的普及和对其技术的深入研究。相对于国外产品，国产产品有价格优势，虽然技术上仍略逊国外手术机器人一筹，但是高性价比的产品将有助于为天智航、新松机器人赢得更多的国内市场。
手术机器人主要参与者
手术机器人产业链中，天智航在硬组织手术机器人领域中处于领先地位。目前在针对软组织的操作机器人方面，已基本形成了达芬奇（daVinci）手术机器人一家垄断的局面，国内外的其它厂商基本处于追赶位置。在针对硬组织的定位机器人方面，目前市场格局尚不明朗，国内外几家推出产品的公司基本处于同一起跑线上，主要的公司有以色列MazorRoboticsLtd公司、法国MedtechS.A.公司，以及国内唯一获得III类医疗器械产品注册证的骨科手术机器人生产商北京天智航医疗科技股份有限公司。
作为术后病人的好帮手，康复机器人也将随着康复医疗产业的迅速发展而成为康复机构的标配，其市场规模和成长空间巨大。康复机器人按功能康复方式分类，可以分为功能替代型、功能辅助型、功能恢复型、以及功能恢复与辅助复合型等4种类别。而按使用方式分类又可以分为训练机器人和外骨骼机器人。WinterGreenResearch在年3月份称，年康复治疗以及辅助手术用机器人数量比上年增加11%，达到台。训练机器人行业规模将由年的2.03亿美元增长到年11亿美元，预期CAGR为27.3%；体外骨骼机器人行业规模将由年的万美元暴增到年21亿美元，预期CAGR为99.8%。
如果将训练机器人和外骨骼机器人统一作为康复机器人，则广义的康复机器人市场规模则将由年的2.2亿美元增长到年的32亿美元，预期CAGR为46.6%。
康复机器人模式图
目前国外生产康复机器人的公司在外骨骼领域已经有了迅猛发展。凭借着高研发技术，国外的Rewalk、Rex、Cyber等公司占据了90%的市场，而在国内大多数康复机器人还处于研发、检测阶段，少部分已经开始批量生产并大范围应用于临床，璟和技创、广州一康等企业正在快速壮大。
国外主要康复机器人公司及其产品图示
残障人士的福音：仿生假肢机器人。残障人士盼望恢复生产能力，因此仿生假肢机器人应运而生。仿生假肢通过结合仿生学和电子功能，为截肢者提供可通过自己肌肉控制的仿生假肢的运动。目前仿生假肢方向的主要产品有多指多自由度仿生假手、智能假肢膝关节和植入式骨整合仿生假肢等。
仿生假肢机器人模式图
仿生假肢的技术体系复杂，包含传入反馈、外导控制等系统。以仿生假手为例，从年开始研究到年诞生第一例可胜任日常生活的脑控制假手，中间经历了30余年的时间。随着仿生假肢的技术上和人脑互通更为紧密，操作维度的进一步提高，预计未来全球仿生假肢市场将以超过15%的速度快速增长。
仿生假肢主要产品种类
因此，据此判断医疗机器人未来发展趋势呈现出以下四个特点：精准医疗有望得到进一步发展——神经外科手术正在朝着微创化和精准化方向快速发展，随着医学影像技术和导航定位技术在临床的深入应用，在医学影像的辅助下，通过机器人辅助临床微创手术也将成为可能；医院、公司和高校以及研究所之间的协同创新——医疗机器人的需求、设计理念来自于医疗健康，其产品又应用于医疗健康。医院、公司和高校以及相关研究所之间的协同合作和创新对于医疗机器人领域的发展具有极大的促进作用；金融资本在医疗机器人产业发展中将发挥越来越大的作用——高端医疗机器人产业的特点包括技术门槛高(竞争者难进入)、研发周期长、投入高、风险大、回报大等，这些特点很容易吸引到风险投资者，因此该市场的融资情况是比较乐观的，金融资本的注入能在很大程度上助力医疗机器人产业的发展；专用的医疗机器人是产品发展趋势——未来每一例疾病都可以由医疗机器人辅助医生来做，其中个性化的疾病治疗方式和手段使得专用型医疗机器人优点更为突出，更切合临床。
我国医疗机器人发展趋势
案例分析：天智航医工企、产学研的研发基因助力公司卡位医疗机器人行业领头羊地位
“天玑”骨科手术机医院、北京航空航天大学、中关村天智航医疗科技三方联合研发，医院院长、脊柱外科田伟教授带领的科研团队，经过12年的刻苦攻关，自主研发的心血结晶，拥有完全的自主产权，是真正意义上的中国“智造”产品。
“天玑”骨科手术机器人是目前国际上唯一能够开展脊柱全节段（颈椎、胸椎、腰椎、骶椎）、骨盆以及四肢骨科手术的骨科机器人系统。众所周知，在世界脊柱外科手术领域，被喻为“生命中枢”的上颈椎畸形手术一直是人们难以触及的“禁区”。年8月，田伟教授使用“天玑”机器人辅助系统，成功为一位患有严重寰枢椎先天畸形合并颅底凹陷的43岁男性患者进行手术，误差不到1毫米，震惊全球医疗界！这是世界上首例机器人辅助上颈椎手术，意味着国产骨科机器人攻克了上颈椎畸形这一脊柱外科领域最为复杂的领域。
天智航专注的则是硬组织手术机器人，性能比肩国际领先水平，除中国以外，还有以色列Mazo公司、法国Medtech公司。公司骨科机器人的技术方案和性能水平已经与国际竞争对手处于同一水平，以定位精度为例，公司产品定位精度已经达到0.8mm。立足于中国的政策和市场优势，公司产品有望在未来的市场竞争中超越对手获得领跑地位，从而在骨科手术机器人领域树立起国际领先的品牌和影响力。
公司产品比肩国际领先水平
回溯天智航的发展历程，公司从成立之初，就与国内著名研究机构（北京航空航天大学、清华大学等）和骨科优势临床机构（医院、医院等）建立了长期战略合作关系，产学研医协同创新。年，公司获得国内首个医疗机器人III类注册许可证，第一代产品可应用于长骨骨折，也是我国第一台拥有完全自主知识产权的医疗机器人产品；年，天智航的第二代产品获得CFDA注册许可证，该产品应用于创伤骨科，将手术定位精度提高到1毫米；年，公司的第三代产品—“天玑”骨科手术机器人进入了CFDA“创新医疗器械特别审批程序”，年7月CFDA正式受理“天玑”的注册申请，年11月16日，正式获得CFDA颁发的医疗器械注册证，也因此产品成为继美国ISI公司、美国ISS公司、瑞典MedicalRobotics公司、以色列Mazor公司之后全球第五家获得医疗机器人注册许可证的公司。
公司骨科手术机器人的发展
值得一提的是，在今年6月份的国家“十二五”科技创新成就展上，天智航“天玑”骨科手术机器人入选成为向国家领导人展示和现场汇报的13个重点项目之一，“天玑”作为医药领域的唯一代表，受到高度