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深度 | 手術機器人專利分析(ROSA篇)

發(fā)布時間:2022-06-27 來源:醫(yī)械知識產權 瀏覽量: 字號:【加大】【減小】 手機上觀看

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前言導讀


手術機器人是一種先進的醫(yī)療設備,借助微創(chuàng)傷手術及相關底層技術的發(fā)展而發(fā)明。手術機器人被用于在高于人類能力的微創(chuàng)傷手術領域中實現(xiàn)高于人類能力的對手術器械的精準操控。手術機器人通常由手術控制臺、配備機械臂的手術車及視像系統(tǒng)組成。外科醫(yī)生坐在手術控制臺,觀看由放置在患者體內腔鏡傳輸的手術區(qū)域三維影像,并操控機械臂的移動,以及該機械臂附帶的手術器械及腔鏡。機械臂模擬人類的手臂,為外科醫(yī)生提供一系列模擬人體手腕的動作,同時過濾人手本身的震顫。


機器人手術系統(tǒng)是集多項現(xiàn)代高科技手段于一體的綜合體,其用途廣泛,在臨床上外科上有大量的應用。外科醫(yī)生可以遠離手術臺操縱機器進行手術,完全不同于傳統(tǒng)的手術概念,在世界微創(chuàng)外科領域是當之無愧的革命性外科手術工具。


經過數十年發(fā)展,手術機器人現(xiàn)在主要用于五個快速增長的主要外科領域,其中的骨科、介入手術機器人是及其重要的一個版塊。


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手術機器人市場概覽





當前,隨著人工智能、物聯(lián)網等新科技的快速滲透,醫(yī)療健康正在與機器人全面融合,引領外科技術大變革。手術機器人行業(yè)迎來快速發(fā)展,賽道火熱,備受資本青睞。

根據Frost & Sullivan的統(tǒng)計,2020 年全球機器人手術市場規(guī)模為 61 億美元,預計從 2021 年到 2028 年將以 17.60% 的復合年增長率增長,到 2028 年將達到 222.7 億美元(折合人民幣約為1414億元)。

我國手術機器人市場發(fā)展迅猛,根Frost & Sullivan的統(tǒng),市場規(guī)模由2016年的人民幣853.6百萬元增至2020年的人民幣2,934.5百萬元,年復合增長率達36.2%,預計2030年中國手術機器人的市場規(guī)模將達至人民幣58,425.9百萬元,年復合增長率為34.9%。

術機器人是將機器人技術應用在醫(yī)療領域,顯然的,機器人手術是使用機器人系統(tǒng)完成的外科手術類型機器人輔助手術的開發(fā)旨在克服現(xiàn)有的微創(chuàng)手術程序的局限性,并增強外科醫(yī)生進行開放手術的能力。

手術機器人集成了醫(yī)學、材料學、自動控制學、數字圖像處理學、生物力學、機器人學等諸多學科為一體的新型交叉科學。一般情況下,從臨床醫(yī)學應用角度可將手術機器人主要分為腔鏡手術機器人、骨科手術機器人、泛血管手術機器人、 經自然腔道手術機器人、經皮穿刺手術機器人

下面兩幅附圖分別給出了各主要細分手術機器人的應用場景和市場規(guī)模情況,供各位讀者參考。

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筆者認為,隨著時間發(fā)展,對于國內手術機器人市場而言,各大廠商會面臨如下5個方面的競爭,分別為:

1.技術戰(zhàn),入局者眾多,內卷嚴重,而且在技術上目前國外先進巨頭具有一定優(yōu)勢,國內廠家只有通過技術上“高人一等”才能“脫穎而出”。

2.臨床戰(zhàn),目前手術機器人雖然種類繁多,但是依然是醫(yī)械法規(guī)強監(jiān)管的產業(yè),且市場受眾面以大城市的大醫(yī)院為主體,在如此眾多的品牌上市過程中,臨床資源就顯得彌足珍貴。

3.融資戰(zhàn),手術機器人是一個多學科高度集中的產品,研發(fā)周期長,臨床要求高,各方面人力資源也緊張稀缺,必然需要高額的投入,這些都需要大量的資本投入,因此手術機器人的玩法從資本市場來講其實就是“誰的資本強誰成功率大”。

4.營銷戰(zhàn),隨著國內、國外廠商的產品逐步上市,需要“賣出去”,也需要市場各群體的認同,更需要占據市場率,因此在眾多同類型同適應癥的手術機器人中“賣得好”才是各大廠商的終極目標,才是“長久之計”。

5.專利戰(zhàn),專利對于手術機器人而言十分重要,當然也是技術層面的演化,更是各大手術機器人廠商市場角力的重要武器,甚至是“終極核武”,規(guī)避設計風險、占據市場率都需要專利的輔助,達芬奇在腔鏡機器人領域“叱咤風云”恰恰是得益于專利。


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ROSA 初探


ROSA(Robot of Stereotactic Assistant,ROSA)手術機器人是一種新的無框架立體定向手術機器人。

ROSA是由法國Medtech公司研發(fā)的新一代多功能手術機器人,自誕生以來就受到眾多外科醫(yī)生的青睞。在2016年時,Zimmer Biomet(捷邁邦美)以不低于1.32億美元的價格收購了法國手術機器人公司Medtech,擁有了ROSA BrainROSA Spine機器人輔助手術平臺的所有權。2019年1月,Zimmer Biomet獲得FDA批準用于膝關節(jié)手術應用的ROSA平臺和ROSA One Spine平臺,并宣布計劃在2019年中期ROSA Knee將正式進入膝關節(jié)市場。這一舉措使得Zimmer Biomet成為第一個獲得腦、脊柱、膝關節(jié)三大領域的FDA批準的公司。


捷邁邦美成立于1927年,總部設立在美國印第安納州華沙鎮(zhèn),是骨骼肌肉保健行業(yè)的全球領導者。2002年Dr.Bertin NAHUM 博士創(chuàng)立了MedTech公司,在法國蒙彼利埃小鎮(zhèn),第一代骨科輔助定位系統(tǒng)BRIGIT正式面世。

作為外科手術生態(tài)系統(tǒng)的開拓者,捷邁邦美繼續(xù)投入穩(wěn)定手技術和人工智能技術的研發(fā);并應用于第三代外科機器人平臺,致力將新技術,新平臺應用到更多的臨床實踐中,在神經外科、脊柱外科、骨科領域繼續(xù)深耕細作促進微創(chuàng)精準醫(yī)學的發(fā)展。

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專利分析


眾所周知的,ROSA家族共有三兄弟:ROSA Knee、ROSA One Brain、ROSA One Spine,對于ROSA手術機器人相關專利。筆者針對ROSA機器人所涉及的專利情況,進行了檢索,其結果進行如下展示:


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專利地圖


下圖給出了ROSA手術機器人相關專利的專利地圖情況,從該專利地圖可以很明了的得到ROSA手術機器人相關專利的技術分支情況。


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上圖給出了ROSA手術機器人相關專利的專利地圖情況,從該專利地圖可以很明了的得到ROSA手術機器人相關專利的技術分支情況。


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技術脈絡


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ROSA Knee是一個機器人平臺,旨在協(xié)助矯形外科醫(yī)生進行骨切除,并評估軟組織狀態(tài),以便在全膝關節(jié)置換術中定位植入物。外科醫(yī)生可以在術前使用手術計劃軟件來計劃植入物的定位和大小。外科醫(yī)生也可使用 ROSA 膝關節(jié)系統(tǒng)內的無圖像選項,以實現(xiàn)與基于圖像的病例相同的目標。該設備由兩個單元組成,分別位于手術臺的兩側,分別為:由緊湊的機械臂和觸摸屏組成的機器人單元和光學單元和觸摸屏。


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ROSA One Brain系統(tǒng)是一個動態(tài)平臺,可用于輔助微創(chuàng)神經外科手術,從活檢和立體腦電圖(SEEG)到深度腦刺激和心室及經鼻內鏡檢查。ROSA One Brain在癲癇手術領域有非常大的應用潛力,機器人的準確性使其非常適合于腦部手術。而且,機械臂提供的精度使ROSA One Brain成為神經外科手術的理想平臺——確保器械放置在計劃區(qū)域,同時避開關鍵結構。ROSA One Brain允許許多神經外科手術以微創(chuàng)方式進行,通常不需要剃掉整個頭部。




ROSA One Spine是一個機器人和手術導航系統(tǒng),旨在幫助外科醫(yī)生進行微創(chuàng)胸腰椎手術。ROSA One Spine旨在適應手術流程,利用機器人和導航來支持手術。除了導航技術套件之外,該平臺還配備了3D術中計劃軟件,旨在提高植入物以及器械放置的準確性和可預測性。ROSA One Spine擁有六個自由度,能夠靈活靈活地進入手術部位。一旦設定了軌跡,機械臂的剛性就提供了姿態(tài)穩(wěn)定性。獨特的“動態(tài)跟蹤”功能允許機器人實時移動,與患者的運動同步。



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重要專利解析


筆者從ROSA手術機器人家族三兄弟涉及的相關專利分別進行了總結歸納分析,選擇了部分相對重要的專利進行了解析,如若獲取全部總結歸納分析結果,可與筆者取得聯(lián)系,部分相關結果如下:

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ROSA Knee


公開/公告號

US9585725B2

申請日

2013-06-21

發(fā)明名稱

Robotic arthroplasty system

解決的技術問題

The present invention relates to a method of securing either hard or soft body tissue. A robotic mechanism or manual effort may be used to position a fastener relative to the body tissue. The fastener may be a suture, staple, screw, or other known device.It is contemplated that the robotic mechanism may advantageously be utilized to position surgical implants other than fasteners in a patient's body. For example, the robotic mechanism may be utilized to position a prosthesis in a patient's body. If desired, the robotic mechanism may be utilized to position a screw type fastener at a specific location in a patient's body. The robotic mechanism may be used to position a scaffold containing viable tissue compOnents relative to body tissue.

技術方案

Embodiments include a robotic mechanism that may be utilized to position prosthetic implants in a patient's body. During joint replacement surgery and other surgical procedures, prosthetic implants may be placed in a patient's body. The robotic mechanism may be utilized to control movement of a cutting tool during resection of bOne in a patient's body. The robotic mechanism includes a programmable computer which is connected with the force transmitting member by a motor. A force measurement assembly is connected with the force transmitting member and the computer. The output from the force measurement assembly is indicative of a resistance encountered by the force transmitting member. A position sensor is connected with the force transmitting member and the computer. The position sensor has an output indicative of the position of the force transmitting member.

相關附圖

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ROSA One Brain


公開/公告號

US10881483B2

申請日

2016-05-19

發(fā)明名稱

Neurosurgical assistance robot

解決的技術問題

One of the important aspects of a surgical robot of the type of the invention resides in the stability required by the accuracy of the surgical gesture, which stability should in this case be made to rhyme with a dimensional variability/modularity. The aim of optimal adaptation to the position of the head of the patient should not be met to the detriment of the mechanical rigidity guaranteeing this stability. Thus, a rigid reference structure has been set up, provided with an element (the plate), which the surgical robotic arm, on the One hand, and the head-supporting arm, on the other hand, are directly made integral with, their distribution with respect to this plate further reinforcing the mechanical rigidity and the stability of the assembly.

技術方案

The disclosed subject matter relates to a neurosurgical assistance robot including a movable box the chassis of which is provided with a rigid support arm for connection to a headrest supporting the head of a patient lying on an operating table. Accore invention disclosed subject matter, the support arm is movable with respect to the chassis between a position retracted in the volume of the box and a plurality of extended positions, and a mechanism for locking the arm in any iled being provided for.

相關附圖

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ROSA One Spine


公開/公告號

US10159534B2

申請日

2017-01-30

發(fā)明名稱

Robotic-assisted device for positioning a surgical instrument relative to the body of a patient

解決的技術問題

The aim of the invention is to cope with the drawbacks of the state of the art by providing a device for positioning a surgical instrument relative to the body of a patient using at least a first robotic arm supporting at least One surgical instrument and a second tracker arm, which is also a robotic arm. This second robotic arm is aimed at detecting in real time and accurately the movements of said body and to communicate them to said first arm, so that it compensates its position accordingly. In particular, said second arm permits to detect the internal and external movements of the anatomic area to be treated.

技術方案

The robotic device for positioning a surgical instrument relative to the body of a patient includes a first robotic arm with a device for rigidly connecting to at least One surgical instrument, a device for anatomical realignment of the first arm by realigning an image that is of an area of the anatomy of the patient, and a device for compensating the movements of the first arm on the basis of detected movements. One version of the device includes at least One second robotic arm having sensors for detecting inner movements of the anatomical area, and a device for controlling the positioning of the first arm relative to sensed inner movements and to the outer movements induced in the second arm.

相關附圖

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小   結


與傳統(tǒng)外科手術相比,ROSA 能夠輔助骨科、神經介入等臨床醫(yī)生實現(xiàn)高質高效的手術目標,相關技術可以造福那些要經歷高難度、高風險背部手術的患者。該技術使得關節(jié)、脊椎外科、神經介入手術更安全、更精確。顯然的,我國也是受益于ROSA公司技術的國家之一。

誠如領域內人士共同認識的那樣,外科手術機器人逐漸贏得市場追捧,站上了智能精細化發(fā)展、醫(yī)保政策利好的快車道,國內各大外科機器人廠商也必會將ROSA作為重要的標桿和對照,聯(lián)動產學研醫(yī)生多方力量,不斷創(chuàng)新,推動我國外科行業(yè)更智能化、精準化、微創(chuàng)化的發(fā)展,相關知識產權問題也必將會成為各大外科機器人廠商的研究重點課題,后續(xù)相關產品的的研發(fā)和專利事務值得持續(xù)關注。


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