一、前言
隨著高齡人口及慢性疾病患者持續增加,心血管疾病、腫瘤及退化性關節等疾病之手術需求亦隨之提高。另一方面,人工智慧(AI)、擴增實境(AR)以及5G網路等新興數位科技正逐步導入手術相關應用,不僅有助於提升手術操作的精準度,也使醫師得以即時且清楚掌握手術畫面,進而帶動機器人輔助手術設備的快速發展。本文將介紹機器人輔助手術設備之代表性案例,其重點摘要如圖一所示。
二、代表性案例
(一) 高精度微創手術機器人系統
代表性廠商:美國Intuitive Surgical
Intuitive Surgical開發出達文西(da Vinci)手術系統,目前已廣泛應用於泌尿科、婦科、大腸直腸外科與一般外科等臨床領域。其中,da Vinci 5為達文西手術系統系列之最新一代系統,於2024年推出,並已取得美國FDA與歐盟核准。新一代系統改良部分包括:提升整體運算處理效能,加快醫師操作指令與機器人動作之間的反應速度;導入施力回饋機制,使醫師於操作過程中能感知器械與組織接觸時的力道變化;調整操作介面與設備配置,以降低醫師在長時間手術中的身體負擔;整合人工智慧相關功能,輔助手術流程與操作管理。
(二) 關節置換機器人手術系統
代表性廠商:美國Zimmer Biomet
Zimmer Biomet推出ROSA骨科機器人手術系統,應用於肩關節、膝關節與髖關節等骨科置換手術。該系統結合術中追蹤定位技術與機械手臂,於手術過程中即時提供手術器械與骨骼位置資訊,協助醫師在植入物放置等關鍵步驟中,維持操作的穩定性與準確性。此外,Zimmer Biomet亦建置多項數位應用與資料整合平台,以支援ROSA骨科機器人手術系統的臨床應用。例如,數位資料整合平台ZBEdge可串聯ROSA手術系統所產生的術中資料,並整合患者行走能力與復健進展等相關資訊,同時透過資料分析與視覺化呈現,協助醫師進行手術規劃、術中判斷與術後追蹤。未來,該公司規劃將ROSA骨科機器人手術系統及其相關技術延伸應用至足踝等其他骨科手術領域。
(三) 具觸覺回饋之骨科手術機器人
代表性廠商:美國Stryker
2025年,Stryker推出新一代機器人輔助手術系統Mako 4,主要應用於髖關節與膝關節置換等骨科手術。該系統可依患者的三維電腦斷層影像,建立個人化的術前手術規劃,供醫師調整與確認;同時具備視覺定位指示與觸覺回饋機制,以引導醫師於手術中依既定規劃執行關鍵步驟,進而減少對周邊健康骨骼與軟組織的傷害,並提升手術結果的一致性與可重複性。
(四) 術中X光影像整合神經外科輔助系統
代表性廠商:德國Brainlab
Brainlab整合術中影像、手術導航與機器人等技術,開發神經外科與脊椎手術的輔助系統Robotic Suite。該系統主要由Loop-X術中影像系統、Cirq機械手臂及Elements手術規劃與導航軟體所構成。其中,Loop-X為可移動式術中影像設備,採用X光成像技術,並結合自動定位與影像擷取範圍控制等機制,可依實際手術需求選擇並限制影像擷取區域,能於維持影像品質的同時,兼顧輻射劑量管理,以降低不必要之輻射暴露風險。Cirq為模組化機械手臂,可支援多類型神經外科及脊椎手術操作,協助醫師在執行植入、定位或固定等關鍵步驟時,維持穩定且精準的操作路徑。Elements軟體可整合術前與術中影像資料,提供手術規劃與導航功能,協助醫師確認植入物之位置與方向,以強化手術決策之準確性與操作安全性。
(五) 即時建構關節 3D 模型之輕量化系統
代表性廠商:英國Smith & Nephew
CORI為Smith & Nephew推出的體積輕巧之骨科機器人輔助系統,主要由手持式電動骨科手術工具、移動式術中定位與追蹤裝置,以及手術規劃與導航軟體等模組所構成。系統可於手術過程中建立可即時更新的關節3D結構模型,並提供操作導航,協助醫師依患者條件執行關節重建手術。同時,CORI可於術中即時評估植入物放置及關節穩定性,協助醫師確認手術調整是否達到預期效果。相較於大型固定式骨科機器人系統,CORI 具備體積小且可移動等特性,有助於導入既有手術室環境。
(六) 採用機械手臂獨立配置之微創手術機器人
代表性廠商:美國Medtronic
Medtronic整合機器人操作、術中定位導航與數位手術支援等技術,開發出 Hugo機器人輔助手術系統,可應用於泌尿科、婦科與一般外科等微創手術。該系統主要由可獨立配置的機械手臂、手術控制與操作系統,以及數位手術支援與資料管理平台所構成。其中,Hugo機械手臂並非固定於單一大型底座,而是採用可獨立移動的模組化推車設計,各手臂可依不同手術方式分別擺放於手術床周圍所需位置,有助於提升手術室空間的運用彈性;手術控制與操作系統能透過3D螢幕顯示手術畫面,並結合符合人體工學的控制介面,協助醫師進行微創手術操作;數位手術支援與資料分析平台則用於手術影像與操作資料的紀錄與管理,並可支援手術表現分析與訓練應用,協助醫師回顧手術過程、進行經驗分享與持續學習。
(七) 具自主執行手術能力之機器人技術
代表性單位:美國高等衛生研究計畫局(ARPA-H)
美國缺血性中風患者中,能即時接受血栓取出術治療者比例偏低,主因在於此類高度專業手術多集中於少數醫學中心,限制了醫療服務的可近性。為解決此問題,美國ARPA-H推動「具自主執行手術能力之機器人技術」(Autonomous Interventions and Robotics, AIR)計畫,致力於開發可自主或半自主執行手術流程的機器人系統,使高度專業的介入治療不再侷限於少數專科醫療中心,讓中風患者得以就近接受血栓取出術。同時,計畫亦支持結合機械與電子技術的微型機器人(Microbots)研發,使其能於體內獨立執行多種微創手術,應用範圍涵蓋腫瘤與生殖醫學等領域,並有望改變現行醫療服務模式。