机器人技术在骨科的应用

创新与未来方向 MAYUR CHODAVADIYA全球商业领导，IQVIA MedTechMEGHA MAHESHWARI, 医疗技术解决方案负责人，IQVIA医疗技术SHEERAMOHIT，首席执行官办公室——领导专项项目，Zimmer Biomet 目录 122336777891214期待中缩写 10方法论 10引言当前骨科领域机器人技术现状市场概述机器人在大型关节置换中的应用竞争格局机器人工义骨手术的优缺点机器人技术在骨科领域的未来专家对骨科手术进步的预测未来创新经济价值参考文献关于作者 在过去二十年里，医疗技术行业经历了由重大技术突破推动的转型性演变。这一进步催生了各种具有半自动到全自动辅助功能的机器人设备，旨在提高患者护理水平并改善外科医生的灵活性。骨科护理，涉及广泛的骨骼肌肉疾病，特别受益于这些进步。人类解剖结构的复杂性和骨骼关节的脆弱性一直使得骨科疾病的治疗具有挑战性。然而，现在机器人正在发挥关键作用，重新塑造这些疾病的治疗和康复方式。 机器人辅助手术（RAS）自1985年首次尝试以来取得了显著进展。2在过去四十年的发展中，该领域取得了显著的进步和技术创新。尽管“机器人”和“机器人辅助”这两个术语经常被互换使用，但它们确实有明显的区别。机器人辅助手术使用由外科医生控制的系统，允许从计算机控制台精确地操作机器人。相比之下，机器人手术则指的是更自主的系统，其中机器人可以独立执行简单的任务，如缝合，而不需要医生的直接控制。为了简化，本文中将这两个术语视为等效。 基于这些进步，将机器人技术整合到骨科护理中已经彻底改变了这一领域，提供了提高精度和有效性的解决方案。这种不断发展的伙伴关系预示着一个更精确、恢复期更短、总体结果更佳的未来。其中最显著的创新之一是机器人辅助手术和导航系统的创建。这些系统增强了外科医生的能力，使他们能够进行更精确的骨切割和对齐——这对于膝关节和髋关节置换等手术至关重要。 当前骨科领域机器人技术现状 机器人技术在骨科领域不仅仅局限于关节置换，它还涵盖了脊柱手术、创伤病例和运动医学。这些系统协助进行复杂的脊柱对齐和骨折固定，提供比传统方法更高的控制和精确度。研究表明，机器人辅助脊柱手术可以提高准确性、减少术中辐射暴露并降低并发症发生率。3 市场概述 全球骨科机器人市场正在经历快速增长。本文估计，2024年全球骨科机器人市场规模超过19亿美元，预计到2030年将超过35亿美元，年复合增长率超过10%。这种扩张是由骨科疾病患病率的上升、人口老龄化以及日益增长的机器人辅助手术偏好所推动的。 尽管美国在联合机器人需求方面领先，预计亚太地区如日本、澳大利亚、中国、韩国和印度的国家将实现显著增长。由既有的和区域性的玩家共同推动，这些高速增长市场的扩张 机器人在大型关节置换中的应用 竞争格局 Stryker 和 Medtronic 分别在机器人大型关节置换和机器人脊柱融合市场处于领先地位。到 2024 年底，美国 2/3的 Stryker 膝关节手术和 1/3 的 Stryker 髋关节手术采用了 Mako 机器人系统。5 MAKO Surgical在被Stryker收购前，以及Mazor Robotics在被Medtronic收购前，都是这些细分市场骨科手术机器人的商业化先驱。他们早期的市场进入使他们能够在众多设施中建立了一个庞大的机器人安装基础，得到了他们庞大的跨国母公司的支持。 在膝关节手术中，机器人技术的采用率持续增长，这得益于膝关节疾病日益普遍，需要膝关节置换的情况增加。观察斯美克（Stryker）的MAKO膝关节智能机器人近几年在市场上的成功渗透，本文预测其他竞争对手将面临类似的，如果不是更快速度的市场渗透（图1）。 本文预测在未来几年内，由于几个关键因素的推动，肩部手术中使用机器人技术的采用量将显著增加。首先，CMS已批准从2024年开始在门诊手术中心（ASCs）进行肩部置换手术。4其次，像Zimmer Biomet和Stryker这样的市场领导者，凭借其与大型医疗机构的强大关系，正处于有利位置，可以促进肩关节机器人技术的无缝过渡。预计肩关节机器人的采用率将快于膝关节和髋关节机器人（图2），因为这些公司现在可以比其在骨科机器人市场的初始开发努力中更顺畅地应对行政和物流挑战。 认识到机器人系统在骨科植入物市场占领份额的潜力，数家公司已进入该领域。在过去十年中，几家主要跨国公司，如Zimmer Biomet、DePuy Synthes和Smith+Nephew，已加入市场，以利用对手术机器人的不断增长的需求。这种涌入增加了竞争，并预计将推动行业进一步发展。 在骨科领域，IQVIA MedTech将开放式机器人系统定义为可以与任何植入物互动的系统，前提是相关各方之间存在合同协议。反之，专有式机器人系统仅与特定公司的植入系统（们）互动，作为其整合设置的一部分。 这些产品强调骨科手术中机器人系统的快速发展以及日益增长的接受度，为进一步的创新奠定了基础。 作为一名骨科外科医生，我必须说，机器人关节置换技术相当惊人。它使我能够制定个性化的手术方案，因此我可以精确地定位植入物。置换关节是根据患者的解剖结构量身定制的，这实际上减少了由于不匹配造成的任何疼痛。在手术过程中，系统绘制出患者的自然关节运动，有助于减轻软组织和韧带的压力。这意味着一旦植入物就位，它们可以更自然地移动。我发现术后假肢的并发症更少，康复时间更短，植入物失败的风险更低，这意味着后续手术的需求减少。 机器人工义骨手术的优缺点 根据IQVIA医械小组，机器人骨科手术提供了许多益处，如先进的手术规划和更高的准确性，导致软组织损伤减少和植入物定位更加精确。此外，机器人手术通过提供更大的灵活性和更好的人体工程学，如允许外科医生在长时间手术中坐着，从而提高了工作流程。这导致了对复杂手术过程的控制改善，减少了身体上的压力，并提供了更流畅的手术室体验。 然而，需要考虑的挑战包括：机器人系统的成本高昂，限制了其在资金充足的医院和手术中心的应用。研究人员发现，机器人膝关节置换手术的平均成本比传统手术高出2,400美元。28这包括将整体机器人采购成本分配到每台手术。同样，机器人髋关节置换手术的平均成本比传统手术高出2,000美元。29 — 骨科医师，美国 IQVIA 医疗技术委员会指出，骨科机器人另一个重大限制是当前机器人的占用空间较大，需要在手术室中占用大量的地面空间。这可能对较小的手术室构成挑战，并可能限制这些先进系统在这样的环境中的采用。 正畸机器人系统使我避免在预先规划区域外进行切割，这减少了人为错误的风险。由于暴露在外界供血表面的无用骨表面较少，通常出血量也会减少。 — 骨科外科医生，欧洲 HSS的新研究展示了机器人辅助关节的优势 替换手术 该医院关节外科（HSS）的一项研究发现，在膝关节置换手术（TKA）中使用手术机器人可以减少麻醉下操作（MUA）的需求。由于术后物理治疗（PT）因疤痕组织的关节僵硬而变得过于疼痛，通常需要MUA。通常情况下，膝关节置换术后的3.5%的患者在手术后的90天内需要MUA。此项研究由赛斯·A·杰拉贝克博士共同撰写，回顾了2008年4月至2022年12月期间的21893例膝关节置换手术。研究发现，机器人辅助手术或计算机导航显著降低了MUA的需求（有机器人辅助者2.7%，有计算机导航者2.8%，无任何技术者3.7%）。27 医疗技术行业的创新是众多推动关注患者需求和改进结果的因素之一。骨科技术的进步是创新的前沿，这可以通过今天许多关节手术中使用的机器人设备得到体现。凭借我们的数据和行业洞察，我们看到了机器人创新的光明前景，这最终将惠及患者。 未来在骨科领域机器人技术的前景 未来创新 作为数字化手术运动的核心。骨科机器人代表着手术创新的尖端。. 医疗器械行业的公司正在积极突破当前机器人技术的边界，努力开发将成为手术常规实践的高级技术。 — 派特里克·戴利，全球副总裁兼MedTech市场测量总经理，IQVIA MedTech 未来的骨科手术将在接下来的十年内迎来显著变化，正如IQVIA MedTech Panel的骨科外科医生所强调的那样。 未来的骨科机器人技术进步将专注于提升工作流程灵活性、手术室集成、患者匹配植入物选择以及关节运动学规划。即将到来的创新预计将包括开放式机器人平台的引入、近场相机技术的改进、设备小型化、自适应软件算法以及优化手术规划的深度学习技术并且实时术中调整。这些进步将使机器人系统更快地设置并更容易操作，提高了它们在更广泛手术设施中的可访问性和实用性。 骨科机器人的未来可能需要公司及医疗提供者之间更加紧密的合作，以确保这些先进系统在日常实践中的无缝集成。目标不仅在于改善手术结果，还在于使这些复杂技术更加经济高效且得到广泛采用。随着该领域的持续发展，骨科机器人在塑造未来外科护理方面将发挥关键作用，为外科医生提供他们所需的工具，以更高的精度和信心执行复杂手术。 The对于骨科机器人的未来发展，具有的总体愿景是创造更为智能、适应性强的完全集成系统，从而提升骨科外科护理的标准。通过提高效率、减少外科医生和手术室工作人员的身心压力，并确保改善和一致的患者结果，这些技术进步将改变骨科手术的格局。随着对积极生活方式和个人化治疗计划的需求持续增长，骨科机器人的发展对于满足这些需求并提高整体患者护理至关重要。 — 行业专家 此外，改善的患者结果，包括减轻痛苦和缩短恢复时间，导致住院时间缩短和并发症减少，最终降低医疗保健成本。尽管初始投资较高，机器人系统可以通过减少并发症和再次入院来达到长期节省成本的目的。 随着公司持续创新，关注点也将集中在开发紧凑且多功能的机器人平台简化这些技术的设置和使用对于使高级机器人技术更易于被更广泛的手术设施所采用至关重要。努力优化易用性并减少对额外人员的需求将有助于设施最大化其机器人系统的投资效益，最终将这些技术的益处扩展到更多样化的患者群体。 一份来自医疗保险和医疗补助服务中心（CMS）的报告显示，骨科手术在门诊设置中，包括门诊手术中心（ASCs），正在迅速扩张。通过在ASCs进行骨科手术，该机构每年可节省数十亿美元。此外，将更多符合条件的病例从医院转移到ASCs可能潜在地节省数百亿美元。29随着机器人系统的逐渐成熟，其效率和精确性将提高ASC（Ambulatory Surgery Center，门诊手术中心）的整体运营效率，进而促进更广泛的应用，为供应商和支付者带来更大的经济效益，并为患者提供更高的护理标准。 经济价值 骨科领域的机器人系统提供了显著的经济价值。虽然它们可能最初会增加手术时间或保持时间平衡，但它们的长期益处是显著的。研究表明，机器人辅助膝关节置换手术可以降低翻修率并改善植入体对齐。这些益处使机器人系统对病人、外科医生和支付者都具有高度吸引力。30 骨科机器人技术的未来光明，专家们预计随着医院和手术团队对机器人技术的舒适度提高，关节置换领域对机器人技术的采用将增加。这些进步预计将通过减少矫正手术的需求和延长植入物寿命来改善患者结果。研究集中在提高植入物定位和韧带张力的精度，通过术前3D建模降低脱位风险，并将机器人数据与增强现实技术集成以实现更好的手术引导。未来的发展可能包括触觉反馈以实现更精确的骨切割和部分自主手术，使手术在不同外科医生和医院之间更加高效和一致。 期待着 展望未来，该领域的创新将致力于提升人工智能（AI）和机器学习（ML）的集成，使系统能够从过去的手术中学习并持续提升其性能。此外，小型、更经济的机器人系统的开发预计将使这项技术更易于全球医院和诊所获取。 总的来说，骨科机器人的未来前景光明，持续的进步有望在手术精确性、效率和患者结果方面带来显著的改进。随着这些技术的演变，它们不仅将彻底改变骨科手术，还将设定新的护理标准，使高级、个性化的治疗比以往任何时候都更容易获得且更有效。 机器人技术在骨科领域的兴起，不仅仅是一个趋势，而是手术创新和患者治疗效果的重大进步。”