每5例死亡中就有2例死于心血管病！

根据国家心血管病中心发布的报告《中国心血管健康与疾病报告2019》中数据，国内心血管病死亡率仍居首位，高于肿瘤及其他疾病。且国内心血管病患病率仍在持续上升，推算心血管病现患病人数达3.3亿人，其中脑卒中1300万，冠心病1100万。

图2018年中国农村居民（A）和城市居民（B）主要疾病死因构成比（%）

血管介入手术是脑卒中、冠心病等心脑血管疾病的主要治疗手段。目前与巨大的患者需求相比，国内医院中尤其是基层医院能够熟练完成介入手术的外科医生数量严重不足。并且血管介入外科医生工作环境恶劣，需要穿上20公斤重的铅衣工作，还要承受X射线辐射引起的头颈部肿瘤、白内障、皮肤损伤等疾病的高发风险。[1]

目前，国内外血管介入手术发展迅速，更智能的手术介入器械的需求迫切。美国、以色列、日本、德国和韩国相继开展血管介入手术机器人研究。我国也将该研究方向列入国家863计划中，多个研发团队一起为实现高端医疗器械国产化发力。其中一支由海外高层人才引进计划专家、日本工程院外籍院士、IEEE Fellow郭书祥带领的攻克神经血管介入机器人的团队，研发成果令人振奋，多项原创性技术达到国际领先水平。并于2017年和2019年在北京天坛医院完成4例人体临床试验，是国内首个成功完成人体临床试验的团队。

九层之台，起于垒土，郭书祥院士对血管介入式手术机器人研发，始于其学生时代。

1994年-日本名古屋大学，“微纳机器人之父”福田敏男、郭书祥在世界上率先开发出直径1mm的两种脑血管检查微系统。

2008年，日本国立香川大学，郭书祥提出的双轮夹持式导管驱动系统及仿人技能血管介入手术机器人系统。

2012年，北京理工大学，原创性地提出了线性拖曳推送技术、基于多源力信息融合的遥操作技术，达到国际领先水平。

科学技术必须走向市场才能真正面向国家重大需求，面向人民生命健康。2020年6月，郭书祥院士带领其团队成立深圳市爱博医疗机器人有限公司，开始进行成果转化的探索和征程。近日，和义广业记者有幸采访到郭书祥院士。

▍1.和义广业：郭院士，您从学生时代就开始了医疗机器人的研究，请问对于该领域未来的发展趋势如何看待？医疗机器人未来的重点技术攻关方向？

郭院士：机器人发展经历三个阶段，第一阶段，传统示教式机器人，第二阶段，具有感知能力的机器人，第三阶段，结合人工智能技术的智能机器人。大家把医疗机器人归类到服务机器人中，服务于医疗现场，其中比较代表性的是手术机器人还有康复机器人。工业机器人主要应用到工业现场，追求的是效率和速度。而医疗机器人追求的是安全性和可靠性，在具备安全基础之上再讲其他功能，不然一切都是零。

医疗机器人是一个多学科融合的创新医疗器械，可以实现手术智能化，代表着未来手术的发展方向。大数据和人工智能技术的发展，可以帮助医生做原来做不到的事，突破医生原始的临界和人类的操作极限，所以业内普遍认为医疗机器人将会带来医疗的一个大革命。

关于发展方向，我认为还是要首先关注安全性，做好医生的助手，帮助医生解决一些操作难题，而不是完全替代医生。比如手术机器人，就要注重获取一定的力觉反馈信息，模拟现场的感受，协助医生一起提高手术安全性。也就是要把术前术中的影像融合、荧光成像等一系列功能结合起来，使得它在手术当中能看得见、看得远，操作更精准。同时随着我们国家5G技术的发展，手术机器人可以拓展的应用场景将会更宽，实现远程的手术，解决医疗资源分布不均的问题。当然这需要医生和患者乃至整个社会统一意识，一起促进医疗机器人技术发展。

▍2.和义广业：请问郭院士，请问您为何选定了神经血管介入机器人这个方向？该领域国内外的研究和产业化现状如何？

郭院士：从1991年开始，我在日本名古屋大学攻读博士课程期间参与了日本的国家大型科研计划中的微机械重点项目。我负责冲刺的部分是研发一种新型的血管介入系统。1993年，我们开发出了当时世界上最小的直径1毫米的由形状记忆合金驱动的能动导管。我们都知道心脑血管疾病是人类排到头号的致死疾病。作为主要治疗手段的血管介入手术虽然创伤很小，但是需要非常高难的操作技巧。在国外，需要至少十年的临床经验才有资格来参加国家考试拿到手术执照。目前为止，血管介入都是在依靠医生的手的感觉来实现高难度的操作。换句话说，就是信息不匹配，用血管的二维图像信息通过自己解剖学知识构筑出三维的模型再进行操作，所以这里难度可想而知。尤其是血管介入加上神经二字就更加有难度，因为神经血管狭窄迂曲且血管壁很薄。血管介入手术时，医生需要通过大腿动脉，穿过1.2-1.5米的血管后到达脑部，而脑部需要用到极细的直径为1毫米的导管导丝操作。

人体血管分布图

这样精细的操作全部要根据手感和经验，手术成功率难以保证。基于对痛点，我们意识到这是一项机器人技术可以大展拳脚，并且非常有前途和挑战性的科研课题。该技术的价值也是全球公认的，像美国、以色列、日本、德国和韩国相继开展血管介入手术机器人研究。也产出了一定的成果，像Hansen和Corpath200得到FDA认证，并已积极应用于临床，Robocath得到CE认证。唯一是他们只能是在心脏和外周血管介入领域应用且功能比较单一，并没有解决该手术中的真正的操作难点。

▍3.和义广业：据了解2020年，美国Corpath公司进行了神经血管内介入临床试验，请问咱们技术路径和他们相比有什么优势？

郭院士：其中最主要的一点区别是力反馈。血管介入过程中，需要医生根据前端导丝和导管前进过程中和血管相撞的感觉来进行风险判断，导丝方向和力度不对，就有捅破血管的风险。凭借感觉进行穿刺，存在很多不确定性。以至于有着大量临床经验积累的医生，也无法完全保证每台手术的安全性。更加导致没有实操经验的年轻医生根本就不敢上手。因而，不会因医生感受发生变化的真实力反馈信息非常有价值。我们的介入手术机器人可以将导丝导管在血管介入过程中的机械力反馈信息，直接呈现在到操作界面上，并给出风险提示和操作建议。在此之外，又加上了除颤技术，防止因医生手抖造成失误。如此一来将会大大降低医疗事故发生率，同时降低操作门槛，提高手术安全性。

另外国外其他产品主要是采用拉杆推动式操作，需要医生再学习适应这种操作方式，而且医生之前积累的手术经验和手感将无法沿用，这是很可惜的。所以我们产品重点关注，尊重医生的传统操作技巧，力求医生原始积累的经验和手术的操作技巧可以很快在新的设备中来体现出来，并且能够快速上手。

再一方面，经过临床调研和医生访谈，我们了解到国内大部分医院的血管介入手术室都是多科室共用的状态。基于该现状，我们进行了多器械融合、多模块式的操作研发，使得该设备可以同时进行不同医疗器械的递送，也可以兼容不同厂家的导管导丝。并且为了节约手术时间，我们设计并实现了无菌快速拆装卸功能。

▍4.和义广业：请问血管介入机器人手术与目前传统血管介入手术的区别，可解决的痛点和实现的功能有哪些？

郭院士：首先是临床医生的需求，因为传统介入手术过程中，为实时查看导丝在血管中的位置，医生需要一直呆在X射线环境下。虽然临床医生身着20多公斤的铅衣铅帽，但每天长期处于辐射环境中，对身体损伤很大。可以说医生在用自己的健康换取病人的健康。国外对医生的保护是限定每位医生每年的手术量和吃X线量，半年手术半年休假的状态。我们就思考能否用手术机器人来辅助解决医生的吃线问题，比如采用主从式的系统，让医生可以在手术室外面进行操作。该功能目前已经实现。

第二点，通过手术机器人的辅助，提高手术的成功率，降低医疗事故量。降低操作门槛，让年轻医生也能快速上手并且掌握这一复杂高难手术技能。

第三点，我们通过大数据来进行临床经验收集，把熟练医生的操作过程和技能再现出来，提炼出来用于年轻医生的培训，缩短医生的训练周期；

这样我们能做该手术的医生增多，医生每年的手术量提高，手术的安全性有了更多保证，最终受益的是我们患者。

▍5.和义广业：我们曾看到中央电视台报道，您团队曾在2012年利用3G信号成功进行远程临床动物实验，能从技术角度跟我们介绍一下实现方式吗？未来的应用前景及意义？

郭院士：我们常见一种医疗现象，举家到北上广做手术，过程中病人舟车劳顿、延误病情难以避免。血管介入手术说难很难，说简单也可以很简单。因为血管介入手术前期，血管粗的部位非常好操作，通过几个关键位置非常困难，跨过几个关键迂曲到达手术位置后，接下来的就是常规化操作。我见过很多“飞刀”医生朋友，飞到各地做手术，一台介入手术关键位置5分钟就通过，接下来就由当地医生操作。利用手术机器人后，专家不用到处跑，甚至可以同时开几台手术，远程快速解决关键位置通过问题。天南海北的病人在老家就能及时就医并享受到顶级的医疗资源，可以说是一个利国利民的大事。尤其我国的5G硬件技术一直也走在世界的前端，这无疑也给中国的远程医疗提供了保障。所以，未来可想象空间很大，我们科研技术人员应该有这种战略预判并为之奋斗。

▍6.和义广业：请问郭院士，咱们项目的成果转化，目前进展到什么阶段，下一步规划是什么？

郭院士：前面提到，我一直在从事血管介入机器人技术的研究，也有愿望希望有生之年自己的研究成果真正造福于社会，也算是对自己人生最高价值的一个追求。所以，基于北理工国家工信部重点实验室平台，也基于30余年的技术积累，我们团队于2020年6月份成立了深圳市爱博医疗机器人有限公司，目前进展到工程化样机阶段。按照计划，我们将于2022年上半年进行型检，目前正在进行动物实验和临床试验策划，预期2023年完成临床，争取2024年拿到医疗器械注册证和生产许可证。

另外，之前我也讲到我们目前的产品是功能比较齐全的，多器械融合的。后续，我们也计划进行做减法。进行专用性的医疗机器人的开发，以适应不同的需求。当然，我们将不断持续性进行研发，以保证产品的先进性和不可取代性。

▍7.和义广业：医疗器械成果转化过程漫长，又困难重重，目前为止您觉得遇到的难点是什么，您和团队是如何解决的？

郭院士：说到这，我想到一个故事：在1980年海湾战争时期，美国国防部投入了10亿美金研发一种能远程手术的医疗机器人，以应对战场上美国大兵的伤病。研发持续了10年，一直没有成功，无奈卖给了风投公司，如此又持续4、5年的研发，最后才有了世界上第一台达芬奇手术机器人。

毋庸置疑，医疗设备的研发周期很长，要长期的技术积累和不断的验证。就像我们的产品，30余年不断进行技术可行性验证和改进，做成的样机拿到国家863计划中去验证，很多指标超过国外竞品。这些成果作为科研已经足够，但想用于临床还有很多工作需要做。首先，要考虑的问题就不同，科研关注原创性和新颖性即可，现在更主要考虑工程化、适用性、安全性问题。临床应用，不是高大上就好，而是要轻量化并安全解决实际问题。科研上不成问题的问题，都可能变成拦路虎，甚至让你的成果一切为零。比如灭菌问题，快速拆卸问题，都需要慎重重新考虑。正是理解到这一点，我们吸纳了很多产业界的人才加入到团队，来弥补这一块的缺失。

除了技术攻关，也要兼顾医疗应用场景，用户体验，因为产品最终受到用户的认可，才能真正实现价值。为了实实在在走到应用场景中去，我们几乎每周邀请2-3位临床医生进行使用操作，根据他们实操反馈进行产品的优化迭代。我跟团队讲，我们要改变心态一切从零开始，在保证基本技术原理和先进性能不变的前提之下，优先考虑易用性和安全性。

最后一点，产品要想有一个良性的未来，被市场接受并实现盈利。还要考虑好未来经营模式。比如可以借鉴国外企业的模式，尽量把设备成本降低让利，让大家都用得起，后续再搭配耗材和服务实现盈利。

▍8.和义广业：在国家的鼓励和号召下，相信越来越多的科研人员愿意投身产业，回顾整个创业过程，您有什么心得体会和建议给到他们吗？

郭院士：我感触还是比较大的，我以前一直在大学里教书，做科研。现在通过对企业界的了解后，发现真的是不同的世界，我的想法也改变很多。不同的层面有不同的价值，企业做好了对社会的贡献也是很大的，因为每个企业背后是无数个员工的家庭。

另外我们要跳出自己的思维方式，看到产业界面临的问题和机会。中国制造2025时代背景下，天时地利人和。中国有庞大的人口基数，从站起来、富起来到强起来，我们要追求高端的生活，高端的生活重要一点就是高端的医疗服务。同时我国现在有强大的资本运作，也有比较宽松鼓励的政策。国家迫切需求的是实现高端医疗器械国产化，目前70-80％的高端医疗器械掌握在别人手中。像日本、德国等公司，都是以原价1.2-1.8倍的价格，卖给中国产品。因为你没有，他们就可以这么强硬。在我国照一个核磁、CT成本和价格都是日本的两倍，就是因为关键技术被卡着脖子。所以我想说，我们国内有好几家公司一同在做血管介入机器人，其实我们不是竞争对手，我们是同一领域并肩战友。最后不管是谁做成了，我都会为大家鼓掌。因为血管介入机器人这个领域，目前我们是跟国外站在同一个起跑线上的，而且我们有原创技术。我们内部不能内耗，国内医疗器械公司要攥成一个拳头，不然永远会是国外公司刀下肉。

▍关于受访人：

郭书祥，北京理工大学教授/博导，日本工程院外籍院士，IEEE Fellow，国家特聘专家，长江学者，融合医工系统与健康工程工信部重点实验室主任。担任IEEE ICMA（智能机电一体化和自动化）国际会议的创始大会主席以及《IJMA（智能机电一体化和自动化）国际杂志》主编等学术职务。截止2020年，主持省部级以上课题10余项，包括科技部863课题和日本国文部科学省重点科研项目（相当于中国科技部973项目）。发表学术论文580多篇，其中被SCI收录170多篇，主编大型学术专著10部。

参考资料：

【1】Occupational Hazards in the Cath Lab: Cataracts， Aches， HTN. Medpagetoday. April 12，2016.

文：俞利平