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专注手术引擎定制机器人,云百生云手术导航延时仅37ms

2021-05-08 11:31
动脉网
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通过游戏引擎,公司可以开发出各种游戏。而通过手术引擎,云百生可以定制各类机器人,将手术机器人的开发周期压缩到三个月左右,成本仅需一、两百万(每台成本不含定制开发费用)。

刘芳德认为,在外科4.0时代,手术机器人要在智能化和应用方面发展,不止做医生眼和手的延伸。

手术机器人的未来在基层

总体来看,手术机器人行业仍处在发展初期,大部分的机器人产品都还在研发和临床试验阶段,商业化规模有限。

手术机器人的市场普及率较低,部分原因在于它虽然能够帮助医务人员提升手术效率与精准度,但开发成本高、售价高,一次开机就可能花费上万元。

达芬奇机器人自2006年引入中国,在手术机器人行业长期占据垄断地位,售价曾高达2000万人民币。

云百生创始人刘芳德认为,手术机器人的未来在基层。对于高难度的手术,再好的机器人也比不过专家数十年的经验。即使是最先进的机器人,也只能达到顶尖医生70%的水平。但是手术机器人可以帮助初级医生进行学习,在几个月内达到和从业十几年的专家一样的水平。

刘博士认为手术机器人最大的意义就在于帮助初级医生快速掌握手术,提升基层的医疗水平。

为了在基层布局,云百生努力实现低成本和高服务质量。公司利用核心技术缩短手术机器人的生产周期,控制成本,同时争取做“傻瓜式”的机器人产品,简化使用流程。

脱胎于骨科机器人Mako的研发团队

本科就读于哈尔滨工业大学,刘芳德主要向工业机器人的方向发展。后来他去英国读博,学习计算机图形图像,接触到了许多医疗方面的知识与应用。

凭借在机器人、图像图形方面的经验知识,他最终留在帝国理工学院领导手术机器人的研发工作。在进行手术机器人和大数据开发工作时,刘芳德看见了手术机器人的临床潜力,中国市场存在一片蓝海。

在进口手术机器人占主流的情况下,中国应该积极开发自己的国产品牌,降低手术机器人的应用门槛。

云百生最初成立于英国,开展AI、机器人、3D打印等方面的业务。回中国本是为了拓展市场,却与启明医疗找到了共同的合作方向——将技术应用于结构心脏病领域。最终,团队选择在杭州落脚,成立了杭州湖西云百生科技有限公司。

团队中的两位合伙人都来自帝国理工学院。其中一位合伙人Ferdinando Rodriguez y Baena是骨科手术机器人 ACRobot的核心发明人之一,这是世界上首个使用active constaint技术的骨科手术机器人,这项力控技术后来被授权给骨科机器人Mako。

另一位合伙人郭毅可院士是帝国理工学院数据科学研究所的所长,他活跃在大数据领域,所开发的大数据平台成为全球转化医学的事实标准。

二十几年来,云百生不断完善机器人的手术导航和力控技术,实现在软组织上的超声引导与力控,将手术机器人的应用扩展到神经外科、结构心脏病和眼科领域。团队招募了影像导航、机器人、大数据方面的共20名左右的人才,并仍在不断地扩充队伍,为公司的发展做完善的人才布局。

手术引擎开发机器人

中国的手术机器人起步较晚,但在一系列政策和市场需求的推动下,发展态势良好,许多中国“达芬奇”纷纷冒出头来。

云百生却有不同的发展路径,“我们不走国产替代路线,不做中国的‘达芬奇’,去分现有市场的一杯羹,而是要去开拓新领域,满足临床最为迫切的需求。”

湖西云百生的“看家本领”是一个手术引擎的平台。通过这个引擎,公司能够根据不同客户的需求,配置相应的软件、硬件,快速开发出各种类型的手术机器人。

刘芳德用游戏引擎来类比手术引擎。“通过游戏引擎,公司可以开发出各种游戏。我们不只是游戏公司,更像是游戏引擎的开发商,帮助其他游戏公司来开发游戏。”手术引擎就像新手村的“外挂”,帮助中国的医疗器械公司快速成长为机器人手术公司。

云百生把重点放在二类医疗器械上,研发超声、活检等领域的机器人,同时为客户开发关节置换、心脏介入等方面的机器人。

该公司开发独有的动态计量与校准技术,将手术机器人的精度提升了十倍,同时还能做到快速开机,将机器人的手术准备时间从一两个小时降低到几毫秒。

此外,研究人员在不断优化机器人的力控技术。想要机器人真正走进人们的生活,就不能满足于简单的位置控制。在云百生之前的试验中,拥有力控技术的手术机器人可以在鸡蛋壳上进行操作而不让鸡蛋液流出,或是在果冻表面刻字,不让果冻变形。

在新冠疫情期间,云百生与深圳罗湖医院合作研发了鼻咽拭子机器人。这款机器人通过激光雷达定位500多个标志点来准确识别人脸,再利用逐像素配准技术定位鼻腔位置。此外,它采用高精度动力学标定系统来进行实时路径规划,使棉签能够准确到达采样位置,再通过力反馈进行旋转采样。

据刘芳德博士介绍,鼻咽拭子机器人能够在1分钟内做完1次检测。

手术导航在云端,按秒收费

数字化医疗落地,绕不开成本二字。手术导航系统帮助医务人员实现精准医疗,但实施成本高,目前还无法在医疗领域实施大规模布局。另外,将手术导航引入基层,还会面临闲置率高的问题。

云百生推出的5G云手术导航系统是首家基于5G、通过高性能GPU实时处理复杂医学影像的系统。

为了在基层落地,5G云手术导航要快,从响应云桌面操作到显示实施影像、过程跟踪、结果数据传送至云桌面,整个过程数据延时仅37ms;要实惠,系统被放在云端,通过浏览器就能使用,做到按秒收费;要简单,医务人员在一到两个月之内就可以熟练使用导航系统开展手术。

云百生希望在不断提高服务质量的同时,降低基层医院的使用成本。

在合作伙伴启明医疗的指导下,云百生开发了主动脉置换手术远程智能筛查系统。这个系统主要是用于早期筛查,帮助判断哪些病人需要做经导管主动脉瓣置换术(TAVR)。这类手术的诊治一般需要多学科协作,而基层医生经验有限,并不知道相关患者可以进行TAVR治疗。

通过筛查系统的检测,医生就可以更准确地判断患者是否需要进行治疗。“医生上传到云端的图像会有几百帧的数据,我们的技术可以利用AI在几百帧的数据中识别出心脏瓣膜的情况,提供给医生更准确的测量结果。”刘芳德介绍道。

目前,云百生正在积极开展结构性心脏病、神经胶质瘤、关节置换三大领域的产业布局,与中国第四军医大学西京医院、中国浙江大学第二附属医院达成紧密合作。

此外,公司与罗湖医院的合作吸引了一批非医疗领域的客户,他们期望将云百生的技术用于柔性生产、纺织、化工的品控等工业领域。

作者:陈婕

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