在外科手术领域，采用机器人技术的时代已经到来。
自2000年直觉公司的达芬奇机器人手术系统被正式批准应用于腹腔镜手术以来，机器人手术技术经历了显著的发展，并在眼科手术中占据了举足轻重的地位。
2024年10月，专注于眼科手术自动化及人工智能机器人工具研发的Horizon Surgical Systems成功完成了3000万美元（折合人民币约2.1亿元）的A轮融资。此次 A 轮融资由 ExSight Ventures 领投，Main Street Advisors 和加州大学系统下属的 UC Investments 部门也纷纷参与其中。
而Horizon Surgical Systems之所以能够获得如此丰厚的融资，关键在于其旗下的Polaris平台。据了解，该平台不仅显著提升了眼科手术的精确度和效率，更为广大患者带来了更加安全、可靠且可预期的治疗效果。
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脱胎于加州大学洛杉矶分校，研发白内障手术机器人
2021年，Horizon Surgical Systems由加州大学洛杉矶分校（UCLA）孵化，其目标是减少人手自然颤抖，同时结合人工智能计算机视觉来帮助外科医生做出决策，并帮助自动化和标准化手术所需的重复步骤，包括切口、碎裂和摘除白内障以及注射和对准人工晶状体。
在白内障治疗领域，Horizon Surgical Systems创始人、UCLA大卫格芬医学院斯坦因眼研究所眼科副教授Jean-Pierre Hubschman 博士公开表示，目前全球范围内白内障手术达到 2800 万例，美国超过 450 万例，市场规模已有 80 亿美元，且随着老龄人口不断扩大（增长率约为 4%-5%），预计到 2027 年该市场规模将达到 100 亿美元。而医生、护士的数量尚不能满足如此庞大的手术需求。
与此同时，传统眼科手术面临诸多挑战，包括反馈机制有限、空间分辨率不足、深度感知缺乏、触觉反馈缺失，以及光学相干断层成像（OCT）集成度不高等问题。此外，人类手术过程中难以避免的手震颤也给精细组织操作带来了不小的难度。
针对这些挑战，Jean-Pierre Hubschman博士从机器人技术出发，构想一个创新的半自主手术系统。在这一系统中，外科医生将位于手术驾驶舱内，通过机器人控制器获得丰富的视觉和触觉感官反馈。该机器人辅助技术不仅能够过滤手震颤、缩放运动，从而提升手术的精度和准确性，还能通过协作能力增强外科医生的操作能力。同时，它还能提供增强的深度感知、增强现实可视化以及虚拟固定装置的触觉反馈，为外科医生带来更为全面和细致的手术体验。
早在2018年，Hubschman博士就已涉足眼内机器人介入手术系统的研发工作，希望能够提高手术的精确度和效率，还能为患者提供更安全、更可预测的治疗结果。
据了解，该系统采用了通讯遥控操作设计，并集成了光学相干断层扫描（OCT）技术。相较于仅依赖手术显微镜提供视觉反馈的其他系统，该系统能够实时采集和处理数据，并通过手术控制器为外科医生提供增强的视觉和触觉反馈。更为先进的是，它还能通过OCT制导执行半自动任务，确保在工作空间内定义出安全且精确的手术轨迹。
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低于微米传感精度，实现手术微精无颤
从技术路径上来看，Polaris结合了最新的机器人技术、高级医学成像技术和人工智能技术。
具体而言，在机器人技术方面，Polaris采用了高精度、高灵活性的机器臂设计，能够在手术过程中实现精准的操作和定位；而在医学成像技术方面，Polaris配备了先进的数字显微镜和图像处理系统，能够实时捕捉手术区域的图像，并提供高分辨率、高清晰度的视觉反馈。
而人工智能技术的引入，更是为Polaris增添了智能化的决策支持功能。通过深度学习算法，Polaris能够分析手术数据，预测手术风险，为医生提供科学的手术建议。同时，人工智能技术还能够实现手术过程的自动化和智能化控制，进一步提高手术的效率和成功率
值得一提的是，Polaris 眼科手术机器人的数字显微镜和机器臂的工具交换是一个关键的技术进步，它允许机器人在手术过程中自动切换不同的工具，以执行不同的任务。
根据官方披露实验数据，Polaris 手术机器人系统凭借小于1微米的工具尖端精度和无颤动的机器人手臂，提升手术的稳定性和安全性。同时，PolarisTM技术通过增强的感知能力和标准化的手术处理，改善了手术成果，并使得胶囊检测更加准确可靠。此外，其小于20毫秒的快速反应时间，以及显微镜下的高精度视觉效果和真实时间组织切片能力。
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多家角逐，已有产品进入临床试验阶段
整体来看，由于眼科手术操作的特殊性，机器人在眼科领域的发展相对滞后。然而，在国际上，已有一些辅助眼科手术的机器人系统崭露头角，如达芬奇手术机器人，它能够完成角膜裂伤缝合、角膜全层移植、翼状胬肉切除等眼表手术；荷兰的Preceyes BV眼科手术机器人公司，已成功应用于玻璃体视网膜手术；以及以色列的ForSight公司研发的Oryom的微型手术机器人平台，拥有14种自由度的活动结构，可以让它接触人眼的任意角落。
在国内，尽管起步较晚，但眼科手术机器人领域同样呈现出蓬勃发展的态势。
目前，高校研发团队主要集中在北京航空航天大学及中山大学。其中，中山大学中山眼科中心林浩添教授团队通过多学科融合、软硬件协同开发，研发出了“5G远程微米级眼科手术机器人”。该手术机器人具有独特的串并联构型机械臂结构，可实现微米级精度的远程运动中心（RCM）控制和末端重复定位。此外，它能够模拟和替代人手操作，过滤人手震颤和抖动，并通过5G远程通讯技术实现跨时空限制的高精度手术操作。
而北京航空航天大学杨洋教授成立了衔微医疗，其自主研发的眼科手术机器人及眼科智能器械项目，融合了先进的机器人机构、精密驱动技术、人工智能算法与先进控制技术，实现了从结构到算法的完全自主研发。初期研发主要聚焦于视网膜下及视网膜血管的穿刺注药，预计2024年完成型检，为相关适应症的眼科显微手术提供新的解决方案。
与此同时，以迪视医疗、昂泰微精为代表的创新企业，也在推动眼科手术技术的革新与发展。
2024年，迪视医疗自主研发的“迪视微锋”眼科手术机器人正式进入多中心注册临床试验阶段，成为国内首个迈入该阶段的眼科手术机器人产品。此前，“迪视微锋”已成功实施亚洲首例眼科手术机器人辅助临床手术，并在早期动物临床数据中表现出色：相较于临床医生徒手操作的85.5%成功率，“迪视微锋”眼科手术机器人辅助下的视网膜下注射成功率高达100%。
昂泰微精自主研发的眼科手术机器人也在2024年顺利完成了产品型检，并成功进入临床试验阶段。作为全球首个聚焦于小型精细化手术的机器人平台搭建者，昂泰微精成功实现了手术机器人系统全程无抖动操作，突破了产品研发的核心难题。其头端腕式结构器械直径小于3mm，具备多自由度，能够精确吻合0.3mm的血管、淋巴管与神经。
而随着技术的不断进步和应用的深入拓展，眼科手术机器人领域将迎来更加广阔的发展前景。未来，我们期待更多创新性的眼科手术机器人产品涌现，为眼科患者带来更加安全、高效、精准的手术治疗方案。
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