骨科机器人是髋关节和膝关节置换术中的完美助手，因为骨骼被视为固定物体。但骨科设备开发商正在为肩部和脊柱等不同领域的外科医生开发产品。他们的技术为外科医生提供了一种前所未有的方法，使手术标准化并能进行微创手术。这些技术的运用可能会导致该领域的急剧增长。
手术机器人可以帮助医生制定手术计划，提高手术过程中的精确度，并将传统技术转化为数字程序。可以说，在所有医疗领域中，机器人技术在骨科的应用是最完美的。而且对骨科产品的需求正在迅速增加。骨科机器人是髋关节和膝关节置换术中的完美助手，因为骨骼被视为固定物体。但骨科设备开发商正在为肩部和脊柱等不同领域的外科医生开发产品。他们的技术为外科医生提供了一种前所未有的方法，使手术标准化并能进行微创手术。这些技术的运用可能会导致该领域的急剧增长。
在骨科手术中使用机器人有什么好处？
机器人辅助骨科手术的主要好处是它们提供的精确度更高，同时还能得到更多受益，包括：
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在脊柱手术中，机器人引导系统帮助外科医生进行微创切口并更精确地插入骨科植入物。
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骨折手术的其他好处包括能够精确引导植入物以及插入和操纵螺钉和螺栓。
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机器人允许进行微创手术，这意味着切口更小，可减少疤痕并降低感染风险。
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骨科手术机器人市场简析
根据 Strategic Market Research 的数据，2021 年全球骨科手术机器人市场规模约为 1.2亿美元，预计到 2030 年将达到6.55亿美元，2021-2030 年复合年增长率为 20.75%。根据 GlobalData 分析， 机器人辅助膝关节重建术是增长最快的手术之一，到 2030 年全球可能达到约 700,000 例，2021 年至 2030 年的复合年增长率为 8%。2011-2021 年间，患者对机器人膝关节和髋关节置换术的兴趣呈指数级增长。实施手术机器人进行骨科治疗的模式正在发生 转变，这极大地推动了市场的增长率。在全球，目前资深的骨科手术机器人公司主要集中在欧美，国内企业布局医疗手术机器人多数处于发展初期，但也在奋起直追。
三个最具科技创新的骨科手术机器人公司
近几年，与医疗领域相结合的最多的前沿技术是AI，同时在显示方面AR与3D技术有着不可替代的优势，尤其是在复杂的骨科项目中进行术前指引等，而Holo Surgical是成功将AR与AI结合融入医疗手术中的公司。HOLO Surgical 总部位于芝加哥，开发了 HOLO Portal 手术引导系统，以通过 AI 驱动的洞察力增强术中图像引导导航。虽然它不是机器人，但它的开发是为了解决可视化限制和当前机器人系统缺乏智能指导的问题。该系统允许外科医生在不暴露软组织的情况下看到患者的整个内部解剖结构，提供自动解剖识别并在整个手术过程中提供自主手术计划和计算机指导。此外，人工智能算法允许该技术适应使用基于大数据的指导的外科医生。
HOLO Portal手术指导，来源：Surgalign官方
据Holo Surgical表示，这种可视化的3D手术应用方案可明显改善手术过程，让整个过程更高效。该系统通过AR技术显示的图像是患者的核磁或CT的彩色图像，据悉手术过程中图像处于动态更新过程。而AI技术加入可以让实时分析患者的解剖结构，完成分析后AI将进行诊断并给出最佳精度的手术导航指引。对于复杂的骨科手术而言，尤其是需要开刀、植入等过程，AR+AI系统可明显增强外科医生的信心，减少人为错误的可能性。2020年10月，Surgalign 收购了Holo Surgical及其强大的人工智能和增强现实引导技术。2022年1月，美国食品和药物管理局授予 Surgalign 由 HOLO AI 技术提供支持的 HOLO Portal ™手术指导的 510(k) 许可。Surgalign声称HOLO Portal系统是世界上第一个由人工智能（AI）驱动的脊柱手术增强现实（AR）引导系统，这也是HOLO AI数字健康平台的第一个临床应用。去年（2022年）11月，数字化手术即服务的提出者Galen Robotics宣布完成A轮融资，融资额为1500万美元，投资者包括来自加州Ambix Healthcare Partners。Galen Robotics计划通过消除与当今手术机器人相关的大量资本支出，使外科手术的竞争环境更加公平。Galen Robotics将是第一家以 "服务 "形式推出的外科机器人公司，采用按使用量付费的模式。数字化手术即服务 "是手术机器人的一种新方法，为获取手术数据和促进手术技术、结果和住院医生培训的持续改进扫清了道路。
Galen Robotics 已经为包括脊柱手术在内的多种手术开发了手术机器人平台。Galen 平台旨在与标准手术器械配合使用，提高各种狭窄通道和微创手术的稳定性和人体工程学。
Galen Robotics已向美国食品和药物管理局(FDA)提交了一种新的协作式软组织手术机器人许可申请，一旦获批后，该公司有望率先推出手术机器人平台“即服务”。OrthAlign 开发用于膝关节和髋关节置换手术的手持式一次性导航设备。它们与手术机器人一起工作，为植入物部件的精确定位提供实时数据。
OrthAlign致力于为全球关节置换患者提供更健康、更无痛的生活方式。目前已推出Lantern：用于全膝关节和部分膝关节置换手术的智能手术技术。Lantern 通过一次性手持式智能工具为任何患者提供准确、个性化的对准，该工具可跨种植体平台和手术理念使用。用户友好的设计和界面提供了简化的工作流程，以减少手术时间，并同时支持多个手术室，而无需许多计算机辅助手术系统所需的投资、设备或术前成像。该技术针对 门诊手术中心进行了优化，只有一个仪器托盘、一个导航单元适用于所有应用，并且没有存储要求或服务计划。Lantern在2020年第四季度获得了510（k）许可，目前支持全膝关节和单室膝关节置换术，继续开发全髋关节置换术应用、术中评估工具，如软组织平衡，数据收集功能和网络连接。据了解，很早以前，OrthAlign 公司的掌上型KneeAlign(R) 2系统就采用ADI 的iSensor(R)惯性量测感测技术。被设计在KneeAlign 2系统内的ADI i Sensor IMU 具有能够个别感测线性动作与角度动作的3组加速度计与3组陀螺仪，可以进行6个自由度的量测。iSensor IMU 能够精密的追踪仪器在所有轴线上的动作，即使是在严苛的作业环境中。精巧的IMU 装置能够在标准的数位SPI 介面上提供对于经过校正与动态补偿感测器资料的存取，并具有数位调节感测器滤波与处理的能力，借以适应多种应用状态。立即可用、以简单数位介面即可取得精密惯性资料的功能，让OrthAlign 设计团队能够在将此革命性产品推出市场前节省数年的开发时间。
三家中游厂商即将升级到一线行列
施乐辉是19世纪从一家小药店开始发展而来的，1999年，在纽约证券交易所上市，总部设在伦敦。2001年首次推出可提高全关节置换系统性能并延长其使用寿命的OXINIUM。施乐辉 开发了 CORI 和 NAVIO 手术系统。CORI 是一个支持机器人技术、软件、智能工具和数据的智能平台。它是一种由外科医生控制的手持智能设备，适用于现代机器人方法，可提供无图像的智能映射；实时规划和差距评估；并优化对齐和平衡。施乐辉目前有三大业务线，骨科关节重建、运动医学与耳鼻喉、先进伤口管理。其中的骨科产品组合包括一系列创新的髋关节和膝关节植入物，用于替换患病、受损或磨损的关节、机器人辅助和使能技术，以及增强外科医生能力的服务。它还包括用于稳定严重骨折和矫正骨骼畸形的创伤产品。
2020年7月，施乐辉的新一代骨科手术机器人系统Cori通过FDA审核，正式于美国上市。据悉，Cori可用于全膝关节置换术和单室膝关节置换术，相比以往的同类产品，Cori的工作效率更高，手术速度更快。在此基础上，该公司推出了Real Intelligence数字手术解决方案套件。它是一个生态系统，通过结合机器人技术、软件和数据来改善结果，以创造无缝连接的护理过程。施乐辉骨科总裁Skip Kiil说：“Real Intelligence体现了施乐辉如何思考、创新和重新构想手术的方式。”该公司还推出了RI.INSIGHTS，一个全球数据分析平台，旨在提高机器人辅助关节置换手术的护理标准。这是全球第一个让骨科医生能够与其他用户对机器人手术体验进行基准测试的平台，用于优化手术计划并改进患者报告结果测量 (PROM)。Globus Medical创立于2003年，专注于肌肉骨骼植入物的研发，促进患者脊柱疾病的治疗，是全球最大的脊柱植入物制造商之一。Globus Medical被认为是美敦力脊柱手术机器人的有力竞争者。虽然体量相对较小，但据机构分析，该公司在美国核心脊柱业务增长速度是美敦力的三倍。2017年公司推出了脊柱手术机器人ExcelsiusGPS，正式进入骨科手术机器人市场，2021年继续扩大手术机器人的应用，推出了ExcelsiusGPS脑刺激DBS手术应用，适用于广泛的颅骨立体定向手术，包括电极植入手术SEEG、DBS、活检和分流术等。
据Globus Medical官网介绍：ExcelsiusGPS® 是世界上第一个革命性的机器人导航平台，它将刚性机械臂和完整的导航功能结合到一个适应性强的平台中，用于脊柱手术中的精确轨迹对齐。纽瓦索成立于1997年，总部位于美国加州圣迭戈，通过开发颠覆性的微创手术产品和类颈椎置换器械，在不到10年的时间里从一家初创公司发展成为全球第三大脊柱医械公司。纽瓦索致力于脊柱技术创新，专注于通过破坏性最小、程序集成的解决方案来改造脊柱手术。该公司开发了 Pulse ™手术机器人系统，这是一个集成技术平台，包括多种技术，旨在帮助外科医生在所有脊柱手术中采用更高效、破坏性更小的手术方法。它旨在改善工作流程、减少可变性并提高手术可重复性。在 2021 年获得 CE 标志后，欧洲正在进行临床试验。
2023年2月9日， Globus Medical和NuVasive宣布，双方达成最终协议进行合并。该交易预计将于 2023 年年中完成，具体取决于两家公司股东的批准、监管部门的批准以及其他惯例成交条件。
全球四大骨科手术机器人公司
在收入和增长方面，下面全球四家骨科手术机器人医疗器械开发商一枝独秀，占据约80%的市场份额。美敦力是一家全球性的医疗器械公司，总部位于美国明尼苏达州，主要生产和销售医疗器械，如心脏起搏器、药物泵、脊柱外科器械、糖尿病管理系统等。Medtronic也是一家全球性的研发公司，致力于改善人们的健康和生活质量。美敦力 生产各种脊柱和骨科产品，包括 Mazor X Stealth Edition，这是一个机器人引导平台，将先进的手术规划软件与机器人引导和 Stealth™ 导航相结合。Mazor X Stealth™ 版机器人引导系统允许进行术前或术中规划。其功能包括可定制的种植体选择、最佳种植体轨迹和 3D 分析。计划允许外科医生实现构造优化并使程序可预测。Mazor X 机器人安装在桌面上，该平台确保了安装在床上的机械臂、固定在床上的患者之间的连接，以及机器人和患者骨骼解剖结构之间的刚性固定。史赛克（Stryker）是一家总部位于美国密歇根州的医疗器械公司，成立于1941年。该公司设计、制造和销售一系列医疗设备和技术，涉及多个领域，包括骨科、神经科、外科、重症监护和医学美容等。史赛克的产品包括人工关节、脊椎治疗设备、内窥镜、手术器械和生物医学材料等。该公司在全球范围内拥有超过40,000名员工，遍布80多个国家。史赛克设计用于机械臂辅助手术的产品：Mako 系列。这些机器人在进行膝关节和髋关节手术时为医生提供了更可预测的手术体验。Mako SmartRobotics 将三个关键组件组合到一个平台中：基于 3D CT 的规划、AccuStop 触觉技术和数据分析。CT 扫描创建患者解剖结构的 3D 图像，允许医生制定患者计划并评估和平衡关节。然后，Mako AccuStop 触觉技术将使外科医生能够执行他们之前为每位患者制定的计划，例如，保留软组织或保留健康的骨骼。捷迈邦美也是一家总部位于美国的医疗器械公司，是全球医疗技术领域的领先企业之一，旗下拥有全面的产品组合。旨在通过最大限度地提升患者活动能力，帮助改善健康状况。我们通过利用数据、数据分析和人工智能的创新产品以及集成数字和机器人技术，全面改善患者体验。捷迈邦美开发了 用于膝关节置换手术的ROSA 机器人技术。ROSA Robotics 使用术前和术中收集的数据来告知外科医生有关特定患者解剖结构的基本细节。有了这些数据，外科医生就可以根据患者的独特需求执行手术。使用该技术有三个独特的好处：首先，植入物可以更好地定位，从而使手术后的膝盖感觉更自然。其次，患者受到的辐射较少。第三，与传统膝关节置换术相比，外科医生享有更高的准确性。强生成立于1886年，2022年总收入949.43亿美元，是世界上规模最大，产品多元化的医疗卫生保健品及消费者护理产品公司。强生的工作包括帮助简化外科医生现有工作流程的 VELYS™ 机器人辅助解决方案。它是围绕他们如何计划、执行和执行全膝关节置换手术而设计的。该技术是一种安装在桌面上的机器人，可帮助准确切除骨骼，并相对于软组织对齐和定位植入物，而无需术前成像。
结语：行业发展趋势
机器人正在使传统医学数字化并革新外科手术，开发这些产品的公司正在改善每个人的医疗保健。骨科机器人的许多已证实的优势和成功案例导致了患者和医生对这些产品的需求呈指数级增长。据QYR调查结果显示，2018年全球骨科市场规模达到了247.9亿元，预计2025年将达到4414.1亿元，年复合增长率为4.4%。2020年，施乐辉新一代骨科手术机器人系统Cori通过FDA审核，正式于美国上市。史赛克、美敦力、捷迈邦美等其他骨科巨头的关节、脊柱手术机器人更是早已入场。2021年一开年，国际骨科巨头强生DePuy Synthes便宣布，公司骨科手术机器人产品VELYS获美国FDA批准上市。2023年伊始，全球最大的脊柱植入物制造商之一Globus Medical和球第三大脊柱医械公司NuVasive（纽瓦索）宣布，双方达成最终协议进行合并。这一合并案如果被通过，或许会形成新的巨头。史赛克作为首家在机器人技术上投入巨资的骨科巨头，凭借MAKO关节机器人这张“王牌”，不仅推动原已增长乏力的骨科业务重返快速上升通道，更借此一举确立了自己在骨科手术机器人行业的领导地位。继史赛克的MAKO大获成功后，美敦力推出了Mazor X Stealth机器人辅助脊柱手术平台，捷迈邦美在2019年也推出了ROSA 膝关节机器人辅助全膝关节置换手术平台。近年来，国内也有多家企业布局机器人，多数处于发展初期，如天智航、微创医疗、威高集团、罗森博特等。其中，以天智航公司骨科手术机器人发展相对更早，是国内第一家、全球第五家商业化骨科手术机器人企业。2020年7月，天智航正式登陆科创板，成为科创板首个手术机器人企业，此前A股在该领域并无上市公司。截至目前天智航已有“天玑1.0”和“天玑2.0”两款手术机器人产品上市销售。其他创新型企业的研发和临床以及融资进程也加快了脚步。
