骨科机器人应用的崛起：创新与未来方向

机器人外科学的兴起 创新与未来方向 莫约尔·乔达瓦迪亚，IQVIA 医疗科技全球商业负责人梅加·马赫什瓦里，IQVIA 医疗科技医疗科技解决方案负责人希拉·莫希特，CEO 办公室特别项目负责人，捷迈邦美 目录 12233677789缩写 10期待参考文献12方法论10关于作者们 14引言骨科机器人技术的现状市场概览机器人对大型关节置换的介入竞争格局机器人骨科手术的利与弊骨科领域的机器人未来骨科手术进步的专家预测未来创新经济价值 在过去的二十年间，医疗科技行业在重大技术突破的推动下经历了深刻的变革。这一进步促进了具备半自主至全自主辅助功能的各种机器人设备的研发，旨在提升患者护理水平并改善外科医生的操作精度。骨科护理，涉及广泛的肌肉骨骼疾病，尤其受益于这些进步。人体解剖的复杂精妙以及骨骼和关节的脆弱特性，一直使得骨科疾病的治疗充满挑战。然而，机器人技术现在正发挥着关键作用，重塑着这些疾病的治疗和康复方式。 自1985年首次尝试以来，机器人辅助手术（RAS）已取得重大进展。在过去的四十年里，该领域取得了显著的技术进步和创新。尽管“机器人”和“机器人辅助”这两个术语经常可以互换使用，但它们确实具有不同的含义。机器人辅助手术使用由外科医生控制的系统，允许从电脑控制台精确操作机器人。相比之下，机器人手术指的是一种更自主的系统，其中机器人可以独立执行缝合等简单任务，而无需医生的直接控制。为简化起见，本文将视这两个术语为等同。 基于这些进步，将机器人技术融入骨科护理已革新该领域，为提高精准度和有效性提供了解决方案。这种不断发展的合作关系预示着更精准、更快的康复期和更优的整体治疗效果。其中一项最重要的创新是创建了机器人辅助手术和导航系统。这些系统能够增强外科医生的能力，实现更精确的骨骼切割和定位——这对于膝关节和髋关节置换等手术至关重要。 骨科机器人技术的现状 骨科机器人技术不仅限于关节置换，还包括脊柱手术、创伤病例和运动医学。这些系统辅助进行复杂的脊柱排列和骨折固定，比传统方法提供更高的控制和精度。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。 市场概览 全球机器人骨科市场正经历快速增长。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，复合年均增长率将超过10%。这一扩张是由骨科疾病患病率的上升、人口老龄化以及越来越倾向于机器人辅助手术等因素驱动的。 益处 • 提高准确性，缩短恢复期 • 精准植入定位 • 改善工作流程 • 提供人体工学益处 全球骨科机器人市场长期以来一直由大型跨国公司主导。然而，新兴经济体的企业正在迅速抢占市场份额，尤其是在美国以外地区。 虽然美国在联合机器人需求方面处于领先地位，但预计日本、澳大利亚、中国、韩国和印度等亚太国家将实现显著增长，这既得益于现有企业，也得益于区域企业拓展这些高增长市场。 机器人对大型关节置换的介入 竞争格局 斯崔克和美敦力分别是机器人大型关节置换和机器人脊柱融合市场的领导者。到2024年底，美国2/3的斯崔克膝关节手术和1/3的斯崔克髋关节手术采用了Mako机器人系统。在斯崔克收购MAKO Surgical之前，MAKO Surgical以及在美敦力收购Mazor Robotics之前，Mazor Robotics曾是这些细分领域骨科手术机器人商业化的先驱。它们早期的市场进入使它们能够在众多医疗机构中建立起庞大的机器人装机基础，并得到了其大型跨国母公司的支持。 在膝关节手术中，随着需要膝关节置换的膝关节疾病日益普遍，机器人技术的应用持续增加。鉴于斯特赖克（Stryker）MAKO膝关节智能机器人近年来取得的成功渗透，本文预测其他竞争对手将经历类似的，甚至加速的渗透率（图表1）。 本文预测未来几年肩部手术中机器人技术的应用将大幅增加，这主要受以下几大关键因素驱动。首先，CMS已批准自2024年起在门诊手术中心（ASC）进行肩部置换手术。其次，像捷迈邦美和史赛克这样的市场领导者凭借其与大型医疗机构的稳固合作关系，将有力推动肩部机器人手术的顺利过渡。预计肩部机器人技术的采用速度将快于膝部和髋部机器人技术（图表2），因为与最初开发骨科机器人市场的努力相比，这些公司如今能更顺畅地应对行政和后勤挑战。 认识到机器人系统在骨科植入物市场占据份额的潜力，多家公司已进入该领域。在过去十年中，包括捷迈邦美（ZimmerBiomet）、德普uy合成（DePuy Synthes）和史密斯耐夫（Smith+Nephew）在内的多家大型跨国公司加入市场，以利用手术机器人日益增长的需求。这种涌入加剧了竞争，预计将推动该行业进一步发展。 在骨科领域，IQVIA MedTech将开放式机器人系统定义为：在相关方签订合同协议的前提下，能够与任何植入物交互的系统。相反，专有机器人系统作为其集成配置的一部分，仅与其特定公司的植入物系统进行接口。 这些产品强调了骨科手术中机器人系统的快速发展及其日益增长的应用接受度，为未来的创新奠定了基础。 作为一名骨科医生，我必须说，机器人关节置换技术非常令人惊叹。它让我能够制定个性化的手术方案，从而能够精确地定位植入物。置换关节完美契合患者的解剖结构，这大大减少了因不匹配而产生的疼痛。手术期间，该系统会绘制出患者自然关节的活动轨迹，这有助于减轻软组织和韧带所承受的压力。这意味着植入物到位后，他们能够更自然地活动。我观察到术后假体并发症减少、康复时间缩短以及植入物失败率降低，这意味着术后复查手术的需求减少了。 机器人骨科手术的利与弊 根据IQVIA MedTech面板的评估，机器人骨科手术具有诸多优势，例如先进的手术规划能力和更高的精确度，从而减少软组织损伤并实现更精确的植入物定位。此外，机器人手术通过提供更高的灵巧度和更优的人体工程学设计（例如允许外科医生在长时间手术中坐姿操作）来优化工作流程。这有助于提升控制力，减少复杂手术过程中的身体负担，并使手术室体验更加顺畅。 然而，需要考虑一些挑战。机器人系统的成本高昂，限制了其可被资金充裕的医院和手术中心使用。研究人员发现，与常规手术相比，机器人膝关节置换术平均费用高出2,400美元。28 这其中包括将机器人系统的整体购置成本分摊到每台手术上。类似地，机器人髋关节置换术平均费用也比常规手术高出2,000美元。29 —骨科医生，美国 IQVIA MedTech专家小组指出，骨科机器人的另一个主要局限性是当前机器人占地面积较大，需要在手术室中占用大量空间。这对较小的医疗机构来说可能是一个挑战，并可能限制这些先进系统在类似环境中的应用。 正交机器人系统可确保我手术刀不会切出预设区域，从而降低了人为失误的风险。由于减少了不必要的暴露骨面，通常出血量也更少。 骨科医生，欧洲 HSS最新研究表明机器人辅助关节置换手术优势显著 纽约特种外科医院（HSS）的一项研究发现，在膝关节置换术（TKA）中使用手术机器人可减少麻醉下操作（MUA）的需求。当术后物理治疗（PT）因瘢痕组织引起的关节僵硬而变得过于痛苦时，通常需要MUA。通常，3.5%的膝关节置换患者会在术后90天内接受MUA。由塞思·A·杰拉贝克博士（Dr. Seth A. Jerabek）合著该研究，回顾了2008年4月至2022年12月期间进行的21,893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减少了MUA的需求（使用机器人辅助手术的患者为2.7%，使用计算机导航的患者为2.8%，未使用任何技术的患者为3.7%）。 医疗科技行业的创新是众多关注患者需求、提升治疗效果的驱动力之一。骨科技术的进步处于创新的前沿，这一点可以通过当今许多关节手术中使用的机器人设备得到说明。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，最终这对患者来说更好。 骨科领域机器人的未来 未来创新 作为数字化赋能手术的核心，骨科机器人代表了手术创新的前沿。骨科行业的公司正积极拓展当前机器人的能力边界，致力于开发将成为手术程序标准实践的高级技术。 — 帕特里克·达利，IQVIA MedTech 医疗科技市场衡量业务全球副总裁兼总经理 未来十年，骨科手术领域将迎来重大变革，正如IQVIA医疗技术小组（IQVIA MedTech Panel）上的骨科医生所强调的那样。 骨科机器人的未来发展方向将集中于提升工作流程的灵活性、手术室集成度、患者匹配植入物的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型机器人平台的引入、近场相机技术的改进、设备小型化、自适应软件算法以及用于优化手术规划和实时术中调整的深度学习技术。这些进步将使机器人系统更易于设置和操作，提高其在更广泛手术设施中的可及性和实用性。 骨科机器人的未来可能需要公司医疗机构之间加强合作，以确保这些先进系统能够无缝融入日常实践。其目标不仅在于提高手术效果，还在于使这些复杂技术更具成本效益并得到广泛采用。随着该领域的不断发展，骨科机器人将在塑造手术护理的未来中发挥关键作用，为外科医生提供所需的工具，以更精确、更自信地执行复杂手术。 骨科机器人的未来总体愿景是创造更智能、更具适应性和完全集成的系统，从而提升骨科手术的护理标准。通过提高效率、减轻外科医生和手术室工作人员的身心负担，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性化治疗方案的需求不断增长，骨科机器人的发展对于满足这些需求并提升整体患者护理至关重要。 — 行业专家 此外，更好的患者结果，包括减轻疼痛和更快的恢复时间，可缩短住院时间并减少并发症，最终降低医疗成本。尽管初始投资较高，但机器人系统可以通过减少并发症和再入院来带来长期节省。 随着企业持续创新，焦点也将放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先进机器人技术能够为更广泛的手术设施所接受至关重要。优化易用性并减少对额外人员的需求的努力将帮助设施最大化其机器人系统投资的效用，最终将这些技术的益处扩展到更多样化的患者群体。 来自医疗保险与医疗补助服务中心（CMS）的一份报告表明，骨科手术正在门诊环境中迅速扩张，其中包括门诊手术中心（ASC）。通过在ASC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ASC，有可能节省数千亿美元。随着机器人系统日益成熟，其效率和精确性将提升整体ASC运营，从而推动更广泛的应用，为医疗服务提供者和支付方带来更大的经济效益，并为患者提供更高质量的医疗护理。 经济价值 骨科机器人系统具有显著的经济价值。虽然它们可能会在初期增加手术时间或对时间无影响，但它们的长期效益非常可观。研究表明，机器人辅助的膝关节置换可以降低翻修率并提高植入物对齐精度。这些益处使得机器人系统对病人、外科医生和支付方都具有高度吸引力。 骨科机器人的未来充满希望，专家们预计随着医院和手术团队对其越来越熟悉，机器人在关节置换术中的应用将日益增多。这些进步有望通过减少矫正手术的需求和延长植入物使用寿命来改善患者预后。研究重点在于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AR技术结合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骼切割和部分自主手术，从而提高不同外科医生和医院之间手术流程的效率和一致性。 期待 展望未来，该领域的创新将致力于提升人工智能与机器学习的融合，使系统能够从以往的手术中学习并持续优化其性能。此外，更小型化、更经济实惠的机器人系统的开发有望使这项技术在全球范围内为医院和诊所提供更便捷的途径。 总而言之，骨科机器人的未来充满光明，持续的技术进步将推动手术精度、效率和患者预后的显著提升。随着这些技术的不断发展，它们不仅将革新骨科手术，还将为医疗护理设定新的标准，使先进、个性化的治疗比以往任何时候都更加普及和有效。 骨科机器人技术的兴起，不仅是趋势，更是手术创新和患者疗效的重大进步。 — 行业专家 缩