【摘要】

行業圖譜研究是本中心科技成果轉化研究的一項子課題，目标定位于清晰理解前沿科技成果的技術核心、科創企業的技術競争力及科研工作者的研究進度，從而助力科技成果轉化效率的提升。行業圖譜研究将以系列形式展開，選取國家戰略重點科技領域的商業應用場景逐一進行，時效性較強。

本報告為行業圖譜研究之生物醫學系列中的課題：自主手術機器人行業研究報告。自主手術機器人作為手術機器人領域的新興方向，旨在通過集成先進的計算機視覺、感知、運動控制和人工智能技術，實現對手術過程中的環境感知、信息處理和任務執行，從而提高手術的精确性、安全性和效率，減少對醫生直接手動操作的依賴。近年來，自主手術機器人正處于技術進步、臨床需求等因素驅動下快速發展階段。自主手術機器人主要應用于簡單重複，并且任務量很大的手術子任務，比如縫合等。自主手術機器人的關鍵技術涵蓋感知系統、決策系統和執行系統，其中感知技術決定着該技術水平的核心競争力。

在全球範圍内，以美國北卡羅來納大學威明頓分校等研究機構研發的 STAR（Smart Tissue Anastomosis Robot）自主手術機器人系統為代表，正引領着自主手術機器人的快速發展。這些系統通過集成光學相機、近紅外熒光成像等多源感知技術，以及基于深度學習的組織識别與跟蹤算法，實現了對手術環境的實時感知；并采用基于規則或強化學習的智能規劃算法，對縫合等關鍵手術步驟實現自主操控。目前，STAR 系統在動物實驗中展現出優于人工縫合的精确性和穩定性。根據自主化程度，自主手術機器人可分為6個等級。STAR機器人系統是目前自主化程度最高的自主化手術機器人系統，自主等級為3級，即有監督的自主性。該系統的自主化程度有望得到進一步的提升。

在國内，以北航和北郵為代表的研究團隊在手術自主化領域有相應的研究和嘗試，其中的感知系統主要是根據雙目攝像頭進行設計。盡管相關的研究已經發表，但是目前的自主化的手術任務，比如手術切口閉合、手術中組織表面血液移除，相較簡單。同時，目前國内的研究隻停留于實驗室模型驗證階段，需要進一步的動物實驗和臨床實驗驗證。

自主手術機器人的發展仍面臨諸多挑戰：一是核心技術有待突破，尤其在感知、決策和執行層面的精準度和魯棒性方面；二是标準規範亟需建立，涵蓋功能安全、倫理道德等方方面面；三是臨床驗證有待加強，需在實際手術環境下全面評估其安全性和有效性；四是法律法規和商業模式尚不明晰，影響産業化進程。基于上述原因，當下還沒有成熟的自主手術機器人産品。

未來，随着人工智能、微納制造等共性技術的進步，以及手術機器人專用芯片、精密傳感器等關鍵元器件的國産化，自主手術機器人有望在精準度、微創化、智能化等方面取得重大突破，并逐步在泌尿、婦科、普外等臨床科室實現常規應用，提升患者的診療質量。屆時，還可融合5G、雲計算等信息基礎設施，建立基于自主手術機器人的智慧手術平台，積累構建手術知識圖譜，反哺基礎研究。

總之，在智能醫療的時代，自主手術機器人已成為推動手術機器人産業化的下一個風口，具有廣闊的應用前景和巨大的市場潛力。面向未來，亟需政産學研用各方協同發力，攻克共性技術難題，優化法律法規環境，加速行業标準制定，構建基于自主手術機器人的智慧醫療生态系統，推動我國手術機器人技術實現彎道超車、引領全球。

全文下載：自主手術機器人行業研究報告