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美敦力MAZOR骨科机器人产品及专利分析

医疗IP君 MedRobot 2024-06-04

 
手术机器人是多学科融合的新型医疗器械,为临床提供更精准、更智能的手术解决方案,改变和颠覆了传统手术,手术机器人由微创手术及相关底层技术发展而来,是高端与智能医疗设备的代表。手术机器人种类众多,其中,相比传统手术,骨科手术机器人具备视野清晰、定位精准、转动灵活的特点,具备较高临床价值,有数据显示,国内骨科器械市场将超百亿市场规模,因此骨科机器人的赛道越来越引起研发机构和资本市场的聚焦和投入。

另外,从北京医保局近日发布的《关于规范调整物理治疗类等医疗服务价格项目的通知》得知,今年10月23日起,机器人辅助骨科手术进入北京甲类医保支付目录,且可100%报销,骨科机器人市场一下子热闹起来。

需要特别说明的是,8月29日,美敦力宣布旗下脊柱外科智能导航机器人MAZOR X在中国正式上市,这款脊柱外科智能导航机器人在精准、安全、高效三大维度均实现了突破,立刻引起了业内的广泛关注,有望打造国内骨科新格局。

  MAZOR 初探

MAZOR系列手术机器人共经历的三代进化,其中MAZOR X手术机器人为最新一代产品,其首次实现了脊柱手术的全程可视化操作,医生可以借此看到此前无法触及的细节。术前基于解剖识别引擎的全局术前规划功能,在术前轻松完成手术方案设计,让术者对手术胸有成竹。术中借助MAZORX机械臂精准定位及零导丝高效置钉流程,让原本复杂费力的手术过程变得游刃有余,举重若轻。借助MAZOR X全程可视化导航,让术者摆脱辐射暴露的风险和繁琐的透视操作,置钉结果一目了然,确保手术全程可视。


2018年9月,全球医疗技术领导者美敦力宣布以16.4亿美元收购以色列骨科机器人公司Mazor Robotics,从而加速向全球顶级脊柱手术机器人领域突进。

Mazor Robotics是一家以色列医疗设备公司,也是全球领先的脊柱外科机器人引导系统制造商。Mazor Robotics始于以色列理工学院Technion机械工程学院机器人实验室的外科机器人研究,并于2001年,由Moshe Shoham教授和Eli Zehavi联合创办。

美敦力作为脊柱行业全球领导者,于2016年与Mazor Robotics达成战略合作,并在2018年完成Medtronic对Mazor Robotics的收购。此后,MAZOR X系统上搭载美敦力领先的术中导航技术,实现全程可视化的机器人手术,可谓如虎添翼。双系统整合不但大幅提升了手术效率,同时真正使MAZOR覆盖全程脊柱手术,改变了过去脊柱机器人仅能实现置钉前导丝置入步骤。除此之外,MAZOR X Stealth Edition建立了与各项美敦力在植入物、动力系统、术中影像、神经监护、AI、解决方案等先进技术的兼容与整合,升华成就了美敦力脊柱智能生态手术的核心,势必领跑行业技术发展。

  专利分析

对于Mazor机器人相关专利,其申请人主要聚集于Mazor Robotics公司和其创始人Moshe Shoham、Eli Zehavi两位教授。笔者针对Mazor机器人所涉及的专利情况,进行了检索,其结果进行如下展示


技术脉络


Mazor Robotics公司成立以来,Mazor机器人的发展已逾20年,总共经历了三次技术更新迭代,分别如下:

第一代:为诞生于2004年的SpineAssist,第一代MAZOR脊柱机器人SpineAssit于2004年获得CE&FDA认证,标志着机器人脊柱手术的开端。SpineAssist率先提出利用术前CT影像规划的机器人脊柱手术流程。即采用超前的解剖洞察引擎技术,利用术前CT影像进行手术规划,并于术中通过跨模态影像融合技术将术前手术计划与实际病人体位的骨性结构匹配,以机械臂精准执行手术。这项MAZOR核心科技显著地提升了手术的预见性与精准性,并一直沿用在之后推出的MAZOR机器人上。

第二代:为诞生于2011年的Renaissance,进一步完善了术前智能手术规划功能,全局化规划脊柱手术各个关键步骤。在硬件上,Renaissance首次推出一体式患者随动平台技术,将机械臂与患者骨性结构刚性连接,提升了操作与定位的双重精确性。在适应症上,丰富的操作平台选择覆盖全脊柱手术应用。截止2018年统计,第二代MAZOR 机器人共服务超过40.000台脊柱手术,完成植入250,000枚以上脊柱螺钉。

第三代:为诞生于2017年的MAZOR X,其在术前智能手术规划功能上实现全面突破,具体包括如下方面:置钉设计、置棒设计、皮肤切口设计、脊柱立线测量、M侧弯分型、植入物选择、截骨矫形、融合计划、术前手术报告等,MAZOR X将以上各个步骤进行全局化手术方案设计。同时在硬件上搭载第三代亚毫米级手术机械臂系统,真正实现脊柱手术的“所思即所见,所见即所得”。


专利概览


下图给出了Mazor手术机器人所涉及的专利的申请和授权情况。可以清晰得知,其专利申请和授权情况以2011年为界主要集中于2个阶段。出现这种情况的出现也和Mazor机器人的更新换代有着密切关系,结合上文中所提及的技术脉络,2011年恰为第二代Mazor手术机器人上市节点,即2011年为第一、二代Mazor手术机器人和第三代Mazor手术机器人的时间分割线,可以预见,2011年后的专利布局应当以第三代Mazor手术机器人为主。


下面两幅图给出了Mazor手术机器人专利布局情况,可以非常明确得到Mazor手术机器人的专利地域布局情况,其专利申请目标国主要聚集于美国、欧洲、中国等区域性中心国家或地区,同样的,以2011年为界限,可以明确得知第一、二代Mazor手术机器人和第三代Mazor手术机器人的专利地域布局情况。



下图给出了Mazor手术机器人的技术生命周期情况。


下图给出了Mazor手术机器人相关专利发明人的情况,可以非常清晰的看出,Mazor手术机器人相关专利发明人主要围绕创始人Moshe Shoham、Eli Zehavi两位教授展开。


下图给出了Mazor手术机器人相关专利的专利地图情况,从该专利地图可以很明了的得到Mazor手术机器人相关专利的技术分支情况。



重要专利解析


笔者从Mazor手术机器人涉及的相关专利中选择了9组相对重要的专利进行了解析,相关结果如下:

01


1

公开/公告号

US6837892B2

2001-07-24

同族公开号

AT541529T AU2002309208A1 CA2454861A1 CA2454861C DE60242018T2 EP1414362A1 EP1414362B1 JP2004535884A US20100198230A1 US8571638B2 US60220155P0 US20050171557A1 US6837892B2 US20020038118A1 US20100204714A1 US10058338B2 WO2003009768A1

发明名称

Miniature bone-mounted surgical robot

布局的国家/地区

美国   欧洲  日本  加拿大  澳大利亚

解决的技术问题

there is a need in the art for a device with high precision and accuracy that can assist the surgeon in aligning the working end of the surgical tool such that delicate procedures can be preformed percutaneously with minimal radiation exposure to both the patient and the surgical staff.

技术方案

A miniature surgical robot and a method for using it are disclosed. The miniature surgical robot attaches directly with the bone of a patient. Two-dimensional X-ray images of the robot on the bone are registered with three-dimensional images of the bone. This locates the robot precisely on the bone of the patient. The robot is then directed to pre-operative determined positions based on a pre-operative plan by the surgeon. The robot then moves to the requested surgical site and aligns a sleeve through which the surgeon can insert a surgical tool.

相关附图



02



2

著录项目

公开/公告号

CN102300512B

2009-12-01

同族公开号

CA2745210A1 CA2745210C CN105395253A CN102300512A CN102300512B DE602009055552T2 EP2381858A4 EP2381858A2 EP2381858B1 US61193441P0 US9814535B2 US20150196326A1 US20170071682A1US8992580B2 US20110319941A1 WO2010064234A3 WO2010064234A2

发明名称

机器人引导的倾斜脊柱稳定化

布局的国家/地区

中国   美国   欧洲   加拿大

解决的技术问题

可以通过使用机械手沿安全轨迹引导外科医生以最小侵入的方式通过两个穿刺切口执行轨迹钻孔,比某些先前描述的使用倾斜轨迹的方法具有更小的创伤,还排除了对许多用荧光镜检查的图像来核查钻头插入位置相对于围绕患者的椎骨的神经位置的需要。

技术方案

一种用于准备患者的两个相邻椎骨之间的脊柱稳定化过程的系统,所述系统包括:外科手术机器人,其被安装成,该外科手术机器人可以限定至少一个路径,该路径用于从所述两个相邻椎骨中的下面一个的椎弓根部位朝着上椎体的前部皮质边缘进入相邻的上椎骨的本体中的倾斜螺钉插入;

控制系统,其接收三维的手术前数据,包括关于所述两个相邻椎骨的骨骼结构的空间位置和神经位置的信息,以及配准系统,其使所述外科手术机器人的坐标系与所述三维的手术前数据相关,其中所述控制系统适合于使用所述信息来确定所述倾斜螺钉插入的安全路径。

相关附图

    


03



著录项目

公开/公告号

CN103961130B

申请日

2007-09-25

同族公开号

CN101542240A CN103961130B CN103961130A CZ2074383B6 DE602007046300T2 EP2074383B1 EP2074383A4 EP2074383A2 JP5609112B2JP2010520770A JP2010520770A5 KR1020090057463A KR101525259B1 US9044190B2 US60846750P0 US20100284601A1 US20100106010A1 US8335553B2 US60907874P0 WO2008038283A2 WO2008038284A2 WO2008038284A3 WO2008038283A3

发明名称

使得C型臂系统适应以提供三维成像信息的方法

布局的国家/地区

中国 美国 欧洲 日本 韩国

解决的技术问题
寻求提供一种用于从提供二维图像的传统C型臂荧光成像系统产生三维CT类型信息的新系统和方法。
技术方案
一种使用C型臂成像系统产生体积成像数据集的方法,包括如下步骤:
提供具有通过C型臂连接的源以及照相机的X射线成像系统,所述系统对置于所述源与所述照相机之间的受检者的感兴趣区域成像;
将具有一系列以预先确定的三维形式设置的X射线不透明标记的目标置于相对于所述受检者的固定位置处,并且在此位置处可以由所述成像系统对至少部分所述目标成像;
向所述C型臂手动施加运动路径;
在所述C型臂执行所述运动路径的同时,从所述照相机获得所述受检者的所述感兴趣区域的视频图像序列;
通过分析所述目标的图像模式针对至少一些所述视频图像序列确定所述C型臂相对于所述受检者的姿态;
从所述视频图像序列选择许多视频图像;
使用所述所选择视频图像以及由它们所确定的姿态来重建所述受检者的所述感兴趣区域的三维体积成像数据集,并且在图像序列比较模块中处理所述所选择视频图像,所述图像序列比较模块通过分析所述所选择视频图像中的一个选定的视频图像之前和/或之后的至少一些所述所选择视频图像来预测所述一个选定的视频图像的特征。
相关附图
    

04







4

著录项目

公开/公告号

US8838205B2

2003-06-17

同族公开号

AU2003231915A8 AU2003231915A1 CA2489584A1 CA2489584C CZ1534141B6 DE60344675T2 EP1534141B1 EP1534141A2 EP1534141A4 JP4439393B2 JP2005529667A US20060098851A1 US8838205B2 US20150112344A1 US9872733B2 US60389214P0 WO2003105659A3 WO2003105659A2

发明名称

Robotic method for use with orthopedic inserts

布局的国家/地区

美国 欧洲 日本 澳大利亚 加拿大

解决的技术问题

There therefore exists a need in the field of orthopaedic surgery, for a system which overcomes the disadvantages of prior art systems, and enables the automatic alignment of tools required for the procedure, with the bones or inserts involved in the procedure, such that the procedure becomes less dependent on the skill of the surgeon, with a concomitant increase in the success rate of the procedure.

技术方案

A robot-guided system to assist orthopaedic surgeons in performing orthopaedic surgical procedures on pre-positioned inserts, including for the fixation of bone fractures, and especially for use in long bone distal intramedullary locking procedures. The system provides a mechanical guide for drilling the holes for distal screws in intramedullary nailing surgery. The drill guide is automatically positioned by the robot relative to the distal locking nail holes, using data derived from only a small number of X-ray fluoroscopic images. The system allows the performance of the locking procedure without trial and error, thus enabling the procedure to be successfully performed by less experienced surgeons, reduces exposure of patient and operating room personnel to radiation, shortens the intra-operative time, and thus reduces post-operative complications.

相关附图


           


05



5

著录项目

公开/公告号

CN108697415A

2017-01-11

同族公开号

CA3011008A1CN108697415A EP3402414A1 EP3402414A4 KR1020180125948A US20190117320A1 WO2017122202A1

发明名称

外科手术机器人系统

布局的国家/地区

中国 美国 加拿大 欧洲 韩国

解决的技术问题

用于在患者身体的大范围区域上对患者进行外科手术,而患者的小运动不会降低手术工具的放置精度。

技术方案

一种外科手术机器人系统,该外科手术机器人系统的机器人臂被分成两个部分,并且该机器人臂在两个部分的接合处借助于骨连接器连接到患者。骨连接器和机器人基座之间的部段具有预定水平的灵活性,以实现骨连接器的有限移动。因此,患者的身体也可以移动,而骨连接器不对患者施加过大的力,并且骨连接器不与患者脱离。骨连接连杆和端部致动器之间的臂部段具有高的刚性,以便精确地保持端部致动器相对于患者的姿势。当患者经历小的移动时,诸如在呼吸或咳嗽中,骨连接器和基座连接臂部段与患者骨的运动一起移动,同时端部致动器相对于患者的姿势被精确地保持。

相关附图

             


06


6

著录项目

公开/公告号

CN105636635

2014-09-22

同族公开号

CN105636635A CN105636635B CZ3046615B6 DE602014061968T2 EP3046615A4 EP3046615A1 EP3046615B1 US20160206347A1 US10595899B2 WO2015040623A1

发明名称

自动扩张器

布局的国家/地区

中国  美国  欧洲

解决的技术问题

对于一种自动插入的扩张器组的需要,该扩张器组克服了现有技术手动扩张器组的至少一些缺点。

技术方案

用于产生外科手术或内窥镜监测的微创进入口的自动扩张器装置。该自动扩张器包括彼此嵌套的多个扩张器管。该装置通过联接的机械机构自动地伸展,该机构将扩张器一个又一个地远端地插入到患者的组织内。每个扩张器通过旋入动作远侧地移动到组织内,通过在由螺纹段接合的扩张器表面上的螺旋螺纹形式之间的相互作用,或通过在在该旋转扩张器外部的下一个扩张器的相对表面上的一个或多个突出部,旋转通过该旋入动作被转换成立即在其外部的相邻扩张器的直线运动。螺旋螺纹和从动件的这种组合使旋转机构能够用于通过连续的旋转运动伸展一个又一个嵌套的扩张器管。

相关附图



07


7

著录项目

公开/公告号

CN105899146B

2014-12-15

同族公开号

与公开日

CA2932600A1 CN105899146A CN105899146B CZ3079599B6 DE602014070864T2 EP3079599A4 EP3079599A1 EP3079599B1 US20160310221A1US10806527B2 US20210059774A1 WO2015087335A1

发明名称

半刚性骨骼附接机器人手术系统

布局的国家/地区

中国 美国 欧洲

解决的技术问题

提供一种能够使机器人臂空间地附接到患者的正被手术的身体部分的系统,但并不限制患者在规定范围内移动他/她的身体的能力,并且该系统因此克服了现有技术系统和方法的至少一些缺点。

技术方案

一种用于将手术机器人附接到受治疗者的骨骼的骨骼连接系统,所述手术机器人具有致动臂,所述系统 包括:

可转换的骨骼连接单元,所述可转换的骨骼连接单元被附接在所述骨骼和所述手术机器人的支承元件之间,所述可转换的骨骼连接单元具有(a)锁定状态和(b)释放状态,在所述锁定状态中,所述骨骼被附接到所述支承元件,在所述释放状态中,所述骨骼能够相对于所述支承元件移动,所述可转换的骨骼连接单元适于在施加在所述骨骼和所述支承元件之间的力超过预定水平时,从其锁定状态转换到其释放状态,所述可转换的骨骼连接单元包括;

用于确定施加在所述骨骼和所述手术机器人的所述支承元件之间的所述力的力传感器;

和用于确定所述骨骼相对于所述手术机器人的所述支承元件的位置的位置传感器;

其中,所述致动臂由所述支承元件支承并且被构造成将手术工具相对于所述骨骼连接单元引导到已知位置,所述骨骼连接系统还包括控制器,所述控制器被构造成利用所述骨骼的已确定位置,以便指令所述致动臂被定位成使得在所述可转换的骨骼连接单元的所述释放状态期间维持所述手术工具相对于所述骨骼的位置。

相关附图


              


08


8

著录项目

公开/公告号

US20210186615A1

2020-12-22

发明名称

Multi-arm robotic system for spine surgery with imaging guidance

解决的技术问题

Embodiments of the present disclosure relate to the field of imaging guidance in robotically performed spinal surgery, particularly in using automatic positioning of imaging device(s) and surgical tool(s).

技术方案

Systems and methods for monitoring a surgical procedure are provided. A coordinate system of a first robotic arm and a second robotic arm may be co-registered or correlated to each other. One or more poses of an imaging device may be determined to provide real-time intraoperative imaging of a region of interest during a surgical procedure. Anatomical elements may be identified in the real-time images of the region of interest from which a surgical tool should maintain a predetermined distance. The surgical tool may be prevented from approaching the identified anatomical elements by less than a predetermined distance using the co-registration of the coordinate systems.

相关附图


09


9

著录项目

公开/公告号

US9545233B2

2013-05-21

同族公开号

DE602013047875T2 EP2852326A4 EP2852326A1 EP2852326B US9545233B2 US20150150523A1 WO2013175471A1

发明名称

On-site verification of implant positioning

布局的国家/地区

美国 欧洲

解决的技术问题

The present invention relates to the field of intraoperative fluoroscopic imaging of orthopedic implants, and especially for use in verifying the spatial accuracy of the position of the implant during the course of the operation.

技术方案

A method verifying the position of a surgically inserted orthopedic insert. A preoperative three dimensional image data set of the surgical site is generated, showing the bone into which the insert is to be inserted. During the insertion procedure, a series of intraoperative two-dimensional fluoroscope images are generated, each at a known pose relative to the bone, showing the insert during or after insertion into the bone. The 3-D position of the insert is determined in an intraoperative three dimensional image data set reconstructed from the series of intraoperative 2-D fluoroscope images. The reconstructed intraoperative 3-D image data set is registered with the preoperative three dimensional image data set, such as by comparison of imaged anatomical features. Once this registration is achieved, the determined 3-D position of the insert is used to implant a virtual image of the insert into the preoperative three dimensional image data set.

相关附图


  小结

与传统脊柱手术相比,MAZOR X能够辅助脊柱临床医生实现高质高效的手术目标,相关技术可以造福那些要经历高难度、高风险背部手术的患者。该技术使得脊椎外科手术更安全、更精确。显然的,中国也是受益于Mazor公司技术的国家之一。

诚如领域内人士共同认识的那样,骨科手术机器人逐渐赢得市场追捧,站上了智能精细化发展、医保政策利好的快车道,国内各大骨科机器人厂商也必会将MAZOR X作为重要的标杆和对照,联动产学研医生多方力量,不断创新,推动中国骨科行业更智能化、精准化、微创化的发展,相关知识产权问题也必将会成为各大骨科机器人厂商的研究重点课题,后续相关产品的的研发和专利事务值得持续关注。


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