写给医生和从业者一文剖析天智航关节手术机器人
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近日，天智航公司（股票代码:688277）的膝关节手术机器人获批NMPA上市。MedRobot后台收到留言，比如
(资料图片仅供参考)
我们在研究了产品功能之后，感受到天智航的关节机器人实现了“从经验判断TKA，到数据量化解析TKA”。今日结合天智航产品布局进行分析，供读者参考。
概览膝关节置换术
此次获批的天智航的天玑关节骨科手术机器人（TiRobot Recon 骨科手术导航定位系统）适用范围是成人全膝关节置换术。
膝关节置换术（Total Knee Arthroplasty，TKA）通过使用人工假体，替代已经破坏的关节软骨，达到解除关节疼痛、改善关节功能、纠正关节畸形和获得关节长期稳定的目标。该手术属于择期手术，主要用于老年退变性膝关节骨关节炎、类风湿性关节炎、创伤性骨关节炎等膝关节疾病的治疗，一般适用于50-85岁之间的人群。
置换前与置换后（图源NIH）
2019年我国的人工髋、膝关节置换手术量已经超过了90万例，且仍在以接近每年20%的速度快速增长。（《中华骨科杂志》2021年6月16日《关节外科的未来》）
膝关节置换术的操作复杂，难度较高。术前放射学检查后，医生评估手术方案。手术过程包括取合适体位、选择手术切口、选择入路、探查、切除、放置假体、冲洗、缝合、消毒包扎等。
膝关节置换术后，存在一定风险，包括但不限于关节不稳的发生率为7%-20%；无菌性假体松动的发生率为3%-5%，感染发生率在1%~1.5%等。（《百度健康医典》）
对于医生而言，膝关节置换术原则包括建立下肢力线、正确关节线、软组织平衡、相等伸屈位间隙、正确髌骨轨迹、正确选择假体；可以概括为“一力线二间隙三骨面四平八稳”，其中的关键点有三
1.切骨与对线正确判断定位系统
2.软组织平衡伸直、屈曲对称的矩形间隙
3.矫正膝关节外畸形
截骨示意（图源NIH）
关节机器人，是根据手术难点，对症下药设计的。
全球的各家关节机器人，手术流程都是接近的。
术前，基于CT扫描得到骨骼解剖结构的三维数据，机器人为每位患者定制个性化的手术方案、选择合适的假体等，推荐给医生；
术中，引导医生精准磨锉、截骨；进行关节平衡细微优化，指导医生调整假体大小和位置，达到毫米级的准确性。
在美国，以Mako为代表的关节手术机器人上市和推广后，得到了临床的高度认可，使得关节置换术更加标准化。目前Mako全球装机量在1500台以上，手术总量已经超过100万例。机器人推动了TKA更加快捷和精准，根据美国骨科医师学会（American Academy of Orthopaedic Surgeons）预测，到2025年左右，美国的日间手术中心（Ambulatory Surgery Center）将完成68%的骨科手术。（也就是说未来的关节置换手术，无需住院。）
天智航的战略选择
从临床需求入手，结合已有硬件平台优势，拓展关节置换适应证
天玑关节骨科手术机器人（TiRobot Recon 骨科手术导航定位系统），是在天玑II硬件平台上，拓展了全膝关节置换手术适应证。
而天玑II硬件平台，适应证覆盖颈椎、胸椎、腰椎、骶椎全节段脊柱外科手术和骨盆、髋臼、四肢等部位的创伤手术。
该平台已在约170家医院实现常规临床应用。2022年开展的手术数量超过1.2万例，较上年同期实现增长超过20%。截至2023年3月31日，累计手术量超4万例。
这就是天玑关节骨科机器人，与国内其他几家创业公司的不同之处
天智航的硬件平台，已有一定的手术量，能证实其稳定性、可靠性。
除天智航外，我国的关节手术机器人大致有三类手术机器人创业公司、龙头关节耗材公司新增机器人产品线、工业机器人厂商新增手术领域应用。
创业公司的策略在资源和时间有限的情况下，借鉴Mako，直接切入关节置换术，减少试错。
骨科龙头公司的策略为了给自家关节筑起更高的护城河，也是赶上通向未来的列车——必须投入。
其他领域的厂商策略可能是看到手术机器人的估值、价格，感觉产品不难做，想进入医疗这个看上去抗经济周期的行业（其实是难度高、花钱多、做起来慢）。
而天智航，是曾经多年单打独斗的的骨科机器人创业公司。在历经九九八十一难和十多年时间之后，它取到的真经上写的是“临床转化是检验成功的唯一标准”。
所以，天智航没有照搬Mako。
而是根据临床医生的手术心得，根据自己沉淀的医工交叉产品经验，收集骨科医生想要的、不想要的种种，细细打磨出了属于自己原创设计的、适应中国国情的关节手术机器人。
什么是医生想要的？
自由的截骨体验
——无固定截骨顺序、无需固定针；
非必要使用腿架；
——自定义 CORA，精准高效的间隙平衡调整，
尽可能减少软组织松解。
真正的动态平衡
——全角度-10°~130°动态展示力线和间隙；
——实时反馈膝关节屈曲过程中
股骨的roll-back情况，
指导软组织平衡，指导合理的假体选择。
提高精度
——动态体位追踪技术，截骨误差≤0.5mm；配准过程实时精度提示，配准误差≤0.5mm。简捷规划
——术前智能规划10分钟内完成；
术中自适应配准算法，自由选点。
什么是医生不想要的？
不希望由于机器人的出现改变太多原有习惯。
——自由选择习惯的截骨工具。
机器人只做引导。
不喜欢老是抬头看屏幕，无需移位到控制台操作。——加入光线和声音提示；在机械臂前端加入方向键，只需专注患者，随时手动调整。
不想反复校验、调整。——机械臂头端360°主动红外，无惧任何姿态，毫秒级动态体位追踪技术，机械臂与患肢位置全程相对锁定。
天智航的创新体系
用时间和研发实力，堆出细节满满的产品
天智航组建于2005年，于2020年在上交所科创板上市，是中国第一个、全球第五家获得医疗机器人注册许可证的企业。
近二十年，天智航专注骨科手术机器人，逐步从脊椎、创伤，延伸到关节。为的是，更好的服务于骨科医生；提供更稳定、更安全、覆盖全骨科手术的机器人平台。
天智航2022年营业收入1.56 亿元；2023年3月，完成3.7亿元定增募资，投入建立一个面向未来的研发体系、销售体系和运维体系，形成以骨科手术机器人平台为核心的生态系统。
2022 年，天智航研发投入达到1.23亿元，新提交专利申请90项。截止2022年底，公司累积申请专利 433 项。
不同于其他公司，天智航除了公司自身的研发团队，还借助了外部力量，加强自己的生态体系。
一是推动成立国内首家医疗机器人专业服务机构——“北京市医疗机器人产业创新中心”并持股36.28%。该中心从2018年成立至今，已发展成为医疗器械CDMO（合同研发生产）及创新赋能服务的供应商。
二是直接或间接孵化生态链上下游企业。详见。
三是真金白银资助医生及研究人员研发新技术。比如设立联合基金——北京市自然科学基金-海淀原始创新联合基金“智慧骨科”领域项目。
在这样多方位的长期投入下，天智航这款新的关节置换手术机器人，也是满满的设计细节，非常注重人机交互，使得产品特别好用。
这里只写部分天智航全球独家的创新点（与其他厂商均不相同）。
1. 全球独家的360度示踪。
天玑关节骨科手术机器人定位系统采用出厂标定技术，机械臂头端360主动示踪功能（全球独家），保障系统定位精度在亚毫米范围，同时在使用过程中，不需要重复校验和校准，拿来即用，用完即走，极大提升了产品使用的易用性。全球范围内已上市关节手术机器人，都是在机械臂端安装一个定位架，只有天智航通过主动红外发光，保障机械臂头端360度可见、全向追踪；使得机械臂和患者关节端，无缝随动，没有盲区，没有手术过程中可能出现的卡顿。术中也无需反复调整相机位置，无需多次校验。
2. 全球独家的声光提示和方向控制。
天玑关节骨科手术机器人机械臂头端有四个方向按键、系统配有声光提示。
医生在截骨过程中，无需抬头看屏幕，只要专注患者解剖位置，通过灯光与声音即可判断机械臂执行情况，让术者更专注于手术本身，无需反复观察屏幕确认。也可以随时通过四个按键，手动调整方向。
这样实现了在无菌区独立完成操作，实现精准同轴运动。3. 全球独家的专利十字截骨导槽。
天玑关节骨科手术机器人自主研发独立六刀截骨技术。在手术过程中，医生可以根据术区暴露情况，通过机械臂头端控制功能、主被动执行功能，自由选择截骨顺序，机械臂会自动执行截骨平面的引导。而通过专利十字截骨导槽，使得机械臂通过最优路径规划即可以快速到达所有截骨面。延长机械臂寿命；减少视野扰动。这样可以有效减少术区暴露范围、开髓、软组织过度松解等手术创伤。我们可以看到，天智航这款产品的设计理念，是做好“隐形”助手。
医生截骨，仍然是用自己过去习惯的工具，无需适应新的锯/钻。
天玑关节骨科手术机器人，是导航员（给出最优路径）、辅助员（全程随动引导截骨）、安全员（防止角度、深度偏差）！
天智航的产品线
全球第一家脊柱、创伤、关节全骨科覆盖
截至目前，天智航已上市并实现销售的骨科手术机器人有天玑1.0和天玑2.0产品，适应证覆盖颈椎、胸椎、腰椎、骶椎全节段脊柱外科手术和骨盆、髋臼、四肢等部位的创伤手术。
此次公司膝关节置换手术机器人的获批，标志着天智航成为了全球范围内第一家拥有全面覆盖脊柱、创伤、关节三大骨科术式机器人产品的公司。
截止发稿日，国内上市的关节机器人共有6家，包括史赛克Mako和5家国产；未来还将有更多上市的关节机器人。
已经太多了么？
并不是。
从医生角度，永远需要更多更好的选择。
从产业来看，关节机器人还有很大空间。原因有三
1. 现代医学200余年，西方起步较早。在美国，已有大量临床数据证明关节机器人的有效性、经济性。无人怀疑其价值，只是受限于设备价格、厂商数量少，推广速度不那么快。
2. 虽然我国近年骨科器械的规模受限，业内有悲观的声音。但刚需一直在——“人老先老腿”，老龄化社会下，患者的关节问题，总是要得到治疗。
3. 这一批大大小小的手术机器人公司，正在将精准、微创的治疗理念带入临床，更多的外科医生看到了未来的手术雏形，逐渐认可和加入到机器人用户队伍中。
手术机器人厂商们的种种努力——给行业培养了更多人才，积累了更多的医工交叉宝贵经验，提升了三类有源手术设备的研发和制造实力……
就像天智航董事长张送根提到的“高端医疗装备必将全面机器人化”。
全面机器人化有助于实现医改目标，提升基层医疗机构的能力和全流程医疗服务水平，实现分级诊疗！
方向是对的，剩下的就是踏实做事、帮助临床、静待花开！