THETA 種植牙手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)

看點(diǎn)

種植牙手術(shù)

DENTAL IMPLANT SURGERY

可視化導(dǎo)航

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精準(zhǔn)醫(yī)療

PRECISION MEDICINE

THETA通過雙模式多配置一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院或診所場(chǎng)景下的高效精準(zhǔn)種植，且價(jià)格適中，促進(jìn)口腔醫(yī)療普惠。該技術(shù)通過機(jī)器人和視覺定位實(shí)現(xiàn)種植牙手術(shù)的全程輔助，從術(shù)前規(guī)劃、術(shù)中導(dǎo)航至術(shù)后評(píng)估，旨在降低手術(shù)對(duì)醫(yī)生個(gè)人技藝的依賴，推動(dòng)種植牙手術(shù)的普及。核心產(chǎn)品THETA創(chuàng)新性地將所有功能集成于一輛臺(tái)車，采用對(duì)稱設(shè)計(jì)支持雙模式：一側(cè)專注純導(dǎo)航，另一側(cè)結(jié)合機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航，搭配CYPRESS軟件，滿足單顆、多顆、全口/半口及無牙頜種植需求。此外，THETA還提供（無機(jī)械臂）純導(dǎo)航版本，作為基礎(chǔ)型解決方案，幫助醫(yī)療機(jī)構(gòu)逐步過渡至高科技種植牙手術(shù)，實(shí)現(xiàn)手術(shù)的高精度與高效率，同時(shí)保持操作靈活性與成本效益。本產(chǎn)品獲得2024年中國設(shè)計(jì)智造大獎(jiǎng)（DIA）金獎(jiǎng)。

全球種植牙市場(chǎng)經(jīng)歷顯著增長，中國年復(fù)合增長率達(dá)56%，全球超20%，技術(shù)創(chuàng)新為背后主要推手，特別是機(jī)器人輔助手術(shù)的興起。隨著人口老齡化與口腔健康意識(shí)提升，種植牙以其逼真度與功能性優(yōu)勢(shì)成為優(yōu)選。機(jī)器人技術(shù)通過高精度導(dǎo)航和精細(xì)操作，大幅提升手術(shù)成功率與安全，縮短康復(fù)周期，拓寬市場(chǎng)接受范圍，促進(jìn)其由高端市場(chǎng)向大眾普及的轉(zhuǎn)變。

THETA結(jié)合了機(jī)器人與數(shù)字手術(shù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度、安全、精細(xì)的手術(shù)操作。系統(tǒng)采用自主研發(fā)的導(dǎo)航定位算法，在配備機(jī)械臂的情況下，能夠?qū)⒄w系統(tǒng)精度控制在亞毫米級(jí)別。機(jī)械臂被設(shè)計(jì)為手術(shù)操作的輔助工具，其運(yùn)動(dòng)依賴于口腔醫(yī)生的監(jiān)督和干預(yù)。機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)能夠感知病人頜骨的運(yùn)動(dòng)和醫(yī)生手部對(duì)機(jī)械臂的控制力，結(jié)合規(guī)劃種植體的位置，實(shí)時(shí)輸出反饋力給醫(yī)生，引導(dǎo)醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)操作。系統(tǒng)軟件支持三維圖像引導(dǎo)手術(shù)操作，并應(yīng)用了三維實(shí)時(shí)渲染技術(shù)，能夠在短時(shí)間內(nèi)處理大量的多模態(tài)數(shù)據(jù)，使高分辨率的患者頜骨和手術(shù)工具在毫秒級(jí)別內(nèi)呈現(xiàn)出最新的圖像。同時(shí)，系統(tǒng)逼真地模擬手術(shù)場(chǎng)景中的光照和材質(zhì)效果，提供真實(shí)感和視覺舒適度。

成本與專業(yè)人才限制雖存，但機(jī)器人輔助技術(shù)通過標(biāo)準(zhǔn)化流程降低成本、提升效率，配合經(jīng)濟(jì)上行和保險(xiǎn)政策調(diào)整，逐步消解障礙。未來，THETA將進(jìn)一步推動(dòng)種植牙技術(shù)的普及，惠及更多群體。隨著技術(shù)迭代、教育深化和成本策略優(yōu)化，種植牙將更廣泛地貢獻(xiàn)于社會(huì)健康與經(jīng)濟(jì)雙重利益。

《設(shè)計(jì)》

蔡翀、傅恬

THETA主創(chuàng)設(shè)計(jì)師

《設(shè)計(jì)》：請(qǐng)簡要闡釋THETA 種植牙手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的研發(fā)背景和意義。

蔡翀/傅恬：當(dāng)前的中國種植牙市場(chǎng)存在很大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，一方面是口腔種植牙資源的分布不均，表現(xiàn)在專家數(shù)量不足，醫(yī)師水平不一，醫(yī)療設(shè)備缺乏，且主要資源多集中在大中城市；另一方面是主要市場(chǎng)2025年全年口腔種植需求達(dá)到了1210萬顆。存在巨大的供需矛盾和分配不均的問題。我們希望通過THETA解決傳統(tǒng)種植牙手術(shù)對(duì)醫(yī)生技術(shù)要求高、操作難度大等問題，同時(shí)滿足口腔醫(yī)療行業(yè)對(duì)精準(zhǔn)性和效率的更高需求，為市場(chǎng)培育更多的種植牙醫(yī)生，為患者提供更加精準(zhǔn)的種植牙服務(wù)。

《設(shè)計(jì)》：THETA系統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)采用了哪些先進(jìn)的控制算法和策略？這些算法如何確保種植過程的精準(zhǔn)性和安全性？對(duì)不同患者口腔情況的適應(yīng)性和靈活性？如何確保在各種復(fù)雜情況下都能完成精準(zhǔn)的種植手術(shù)？

蔡翀/傅恬：THETA系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過程中融合了多種先進(jìn)的控制算法與策略，確保種植手術(shù)的精準(zhǔn)性與安全性。首先，系統(tǒng)依賴光學(xué)相機(jī)實(shí)時(shí)獲取手術(shù)器械和患者的空間位置信息，通過導(dǎo)航定位算法充分利用這些數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂精準(zhǔn)定位到手術(shù)規(guī)劃方案中的指定位置。即使患者在手術(shù)過程中存在輕微的身體移動(dòng)，THETA系統(tǒng)也能通過實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)跟蹤算法，動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)械臂的操作路徑，確保下鉆和種植過程始終保持高度的精準(zhǔn)性。

此外，THETA 系統(tǒng)采用了半自動(dòng)控制策略，強(qiáng)調(diào)醫(yī)生的全程參與，既保留了傳統(tǒng)手術(shù)操作的靈活性，又通過智能輔助技術(shù)提升了精準(zhǔn)性。在種植深度控制方面，系統(tǒng)內(nèi)置虛擬墻功能。當(dāng)機(jī)械臂到達(dá)預(yù)設(shè)種植深度時(shí)，虛擬墻會(huì)觸發(fā)反向作用力，阻止機(jī)械臂繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，從而有效避免種植過深的問題，保障患者安全。

針對(duì)不同患者的口腔情況，THETA 系統(tǒng)具備高度的適應(yīng)性和靈活性。通過結(jié)合手術(shù)規(guī)劃的個(gè)性化參數(shù)和實(shí)時(shí)反饋機(jī)制，系統(tǒng)能夠在各種復(fù)雜的解剖條件下完成精準(zhǔn)的種植操作。這種融合了精準(zhǔn)定位、動(dòng)態(tài)跟隨和深度控制的綜合技術(shù)，使THETA 系統(tǒng)能夠勝任復(fù)雜多變的手術(shù)場(chǎng)景，為患者提供更高質(zhì)量的治療體驗(yàn)。

《設(shè)計(jì)》：在自動(dòng)控制過程中，醫(yī)生如何與機(jī)器人進(jìn)行交互？系統(tǒng)如何根據(jù)醫(yī)生的指令進(jìn)行靈活調(diào)整？

蔡翀/傅恬：在手術(shù)準(zhǔn)備階段，醫(yī)生通過全觸屏顯示器與THETA系統(tǒng)進(jìn)行互動(dòng)，使手術(shù)方案的查看和修改變得如同使用智能手機(jī)一樣簡單直接。我們的界面設(shè)計(jì)特別考慮到了觸屏操作的需求，圖標(biāo)清晰、布局合理，方便醫(yī)生快速上手，確保每位醫(yī)生都能輕松定制最適合患者的手術(shù)計(jì)劃。

進(jìn)入手術(shù)實(shí)施階段后，THETA 系統(tǒng)引入了一種獨(dú)特的“半自動(dòng)”模式，允許醫(yī)生通過機(jī)械臂末端的兩個(gè)按鈕直接控制機(jī)械臂的動(dòng)作：

1. 鎖定方向按鈕：當(dāng)按下此按鈕時(shí)，機(jī)械臂將被限定在一個(gè)特定的方向上移動(dòng)，確保手術(shù)的安全性和精確度。這一功能對(duì)于避免碰撞患者口腔內(nèi)的其他結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。

2. 自由移動(dòng)/ 旋轉(zhuǎn)按鈕：另一個(gè)按鈕則提供更大的靈活性，使醫(yī)生可以隨時(shí)調(diào)整機(jī)械臂的位置和角度，快速進(jìn)出狹小的操作空間，如口腔內(nèi)部。這種即時(shí)調(diào)整能力極大地提升了手術(shù)效率，尤其是在清醒狀態(tài)下可能有微動(dòng)反應(yīng)的患者身上。

這兩個(gè)按鈕之間能夠迅速切換狀態(tài)，既保證了手術(shù)的安全性，又提供了必要的靈活性，完美適應(yīng)口腔手術(shù)的特點(diǎn)——即空間有限且患者保持清醒狀態(tài)。此外，這種由醫(yī)生主導(dǎo)的“半自動(dòng)”模式不僅增強(qiáng)了醫(yī)生對(duì)手術(shù)過程的掌控感，還為患者帶來了更好的心理安慰，因?yàn)樗麄兏惺艿降氖亲约盒湃蔚尼t(yī)生在親自執(zhí)行手術(shù)，而不是完全依賴于機(jī)器。

THETA 的設(shè)計(jì)理念始終圍繞著提高用戶體驗(yàn)展開。通過將先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)與醫(yī)生的實(shí)際需求緊密結(jié)合，我們不僅簡化了手術(shù)流程，降低了學(xué)習(xí)曲線，還為醫(yī)生和患者創(chuàng)造了更加舒適、高效的手術(shù)環(huán)境。這種以人為本的設(shè)計(jì)思路，正是THETA 能夠在激烈的市場(chǎng)競爭中脫穎而出的關(guān)鍵所在。

《設(shè)計(jì)》：在工業(yè)設(shè)計(jì)方面，THETA系統(tǒng)有哪些獨(dú)特之處？

蔡翀/傅恬：在口腔種植領(lǐng)域，THETA系統(tǒng)以其獨(dú)特的工業(yè)設(shè)計(jì)脫穎而出，它不僅僅是一個(gè)醫(yī)療設(shè)備，更是設(shè)計(jì)理念、技術(shù)創(chuàng)新與用戶需求緊密結(jié)合的成果。

1. 緊湊設(shè)計(jì)中的功能集成：THETA 采用了緊湊的一體化機(jī)身設(shè)計(jì)，這不僅是對(duì)空間利用的優(yōu)化，更重要的是，它成功地將復(fù)雜的功能集成到一個(gè)易于操作的小型平臺(tái)上。通過最小化的占地空間，實(shí)現(xiàn)了包括但不限于所有常見手術(shù)術(shù)式的覆蓋，同時(shí)提供純導(dǎo)航自由手和機(jī)械臂輔助兩種模式的選擇，為不同的臨床情況提供了靈活性。這種設(shè)計(jì)體現(xiàn)了“小而精”的理念，即以有限的物理尺寸承載無限的功能可能性。

2. 用戶體驗(yàn)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)哲學(xué)：THETA 的研發(fā)過程中，我們始終將用戶體驗(yàn)置于首位?；? 年時(shí)間里兩代產(chǎn)品迭代和近千例臨床測(cè)試的經(jīng)驗(yàn)積累，我們不斷調(diào)整和完善設(shè)計(jì)方案，確保每一個(gè)細(xì)節(jié)都符合實(shí)際應(yīng)用的需求。從簡明直觀的軟件界面到溫和對(duì)稱的外觀造型，再到合理的內(nèi)部空間布局，每一處設(shè)計(jì)都是為了簡化工作流程，提高手術(shù)效率，降低學(xué)習(xí)曲線，讓醫(yī)生能夠?qū)Ｗ⒂谥委煴旧?，而不是被設(shè)備所困擾?！熬珳?zhǔn)種植簡單做”的理念已經(jīng)通過THETA 得到了完美的體現(xiàn)。

3. 美學(xué)與實(shí)用性的平衡：除了功能性之外，THETA還在美學(xué)上進(jìn)行了深入探索。其設(shè)計(jì)靈感來源于現(xiàn)代主義的簡約風(fēng)格，追求形式與功能的和諧統(tǒng)一。流暢的線條、柔和的色彩搭配，以及人體工學(xué)的操作把手，既提升了產(chǎn)品的視覺吸引力，又增強(qiáng)了使用的舒適度。這樣的設(shè)計(jì)不僅使THETA 成為手術(shù)室中的一道亮麗風(fēng)景線，也反映了當(dāng)代醫(yī)療器械設(shè)計(jì)的新趨勢(shì)——兼顧美觀與效能。

4. 可持續(xù)發(fā)展與市場(chǎng)適應(yīng)性：THETA 系統(tǒng)還考慮到了未來的升級(jí)潛力和市場(chǎng)的適應(yīng)性。模塊化設(shè)計(jì)允許硬件和軟件在未來進(jìn)行便捷更新，保證了設(shè)備的長期價(jià)值。同時(shí)，隨著口腔種植技術(shù)的發(fā)展，THETA 也能迅速響應(yīng)新的挑戰(zhàn)，保持其在行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先地位。

THETA 系統(tǒng)憑借其緊湊高效的設(shè)計(jì)、以用戶為中心的理念、美學(xué)上的精益求精以及面向未來的規(guī)劃，在眾多同類產(chǎn)品中獨(dú)樹一幟，為口腔種植領(lǐng)域帶來了革命性的變化。

《設(shè)計(jì)》：如何看待當(dāng)前口腔種植手術(shù)機(jī)器人的市場(chǎng)需求？THETA系統(tǒng)如何滿足這些需求？

蔡翀/ 傅恬： 隨著中國種植牙手術(shù)量的快速增加（2021年達(dá)到約187.3萬臺(tái)，并預(yù)計(jì)以21.81%的年復(fù)合增長率持續(xù)攀升至2026年的502.3萬臺(tái)，最終在2032年達(dá)到1，532.5萬臺(tái)），以及機(jī)器人輔助種植牙手術(shù)量的爆炸式增長（2021年為0.02萬臺(tái)，預(yù)計(jì)到2026年將增至6.16萬臺(tái)），在未來幾年內(nèi)，這一領(lǐng)域?qū)⒂瓉砬八从械氖袌?chǎng)擴(kuò)張。此外，隨著種植體集采政策的實(shí)施，種植體價(jià)格普遍下降，這將進(jìn)一步刺激更多患者選擇種植牙作為長期解決方案，而非傳統(tǒng)的假牙。

面對(duì)如此龐大的市場(chǎng)需求，行業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)包括：醫(yī)生短缺。種植牙手術(shù)是一項(xiàng)高度專業(yè)化的技能，培養(yǎng)一名合格的種植牙醫(yī)生通常需要多年的時(shí)間和豐富的臨床經(jīng)驗(yàn)；手術(shù)精度要求高。種植牙手術(shù)對(duì)精度有極高的要求，微小的偏差都可能影響種植體的成功率和患者的長期健康；學(xué)習(xí)曲線陡峭。對(duì)于新進(jìn)入該領(lǐng)域的醫(yī)生來說，掌握種植牙技術(shù)是一個(gè)復(fù)雜且耗時(shí)的過程。

THETA 系統(tǒng)通過“精準(zhǔn)種植簡單做”的設(shè)計(jì)理念，融合高精度導(dǎo)航技術(shù)和實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，確保了手術(shù)的安全性和成功率；同時(shí)，它簡化了操作流程，降低了醫(yī)生的學(xué)習(xí)曲線，使新手能夠快速掌握種植牙技術(shù)，有效應(yīng)對(duì)行業(yè)內(nèi)的醫(yī)生短缺問題，并加速專業(yè)人才的培養(yǎng)。此外，系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)支持便捷的硬件和軟件更新，確保了THETA 在未來技術(shù)進(jìn)步中始終保持先進(jìn)性，滿足不斷發(fā)展的市場(chǎng)需求。

《設(shè)計(jì)》： 面對(duì)市場(chǎng)上其他同類產(chǎn)品的競爭，THETA有哪些獨(dú)特的競爭優(yōu)勢(shì)？

蔡翀/傅恬：在競爭激烈的口腔種植手術(shù)機(jī)器人市場(chǎng)中，THETA系統(tǒng)通過一系列創(chuàng)新設(shè)計(jì)和技術(shù)突破，確立了其獨(dú)特的競爭優(yōu)勢(shì)：

沉浸式操作體驗(yàn)與絕對(duì)手感：THETA 采用高精度機(jī)械臂，提供持臂穩(wěn)定性和手動(dòng)力學(xué)引導(dǎo)，確保醫(yī)生的操作軌跡能夠得到精確輔助，同時(shí)恒定的動(dòng)力輸出有效規(guī)避了手部微晃動(dòng)對(duì)手術(shù)的影響。這種“臂隨人動(dòng)”的設(shè)計(jì)不僅增強(qiáng)了醫(yī)生的主導(dǎo)權(quán)，還提升了手術(shù)的精準(zhǔn)度。

模塊化分操與人機(jī)協(xié)同：THETA 引入了手動(dòng)引導(dǎo)按鈕式設(shè)計(jì)，使醫(yī)生能夠在手持狀態(tài)下掌握最優(yōu)種植軌跡，并通過按鈕激活植入步驟；結(jié)合腳踏控制，實(shí)現(xiàn)最佳的種植時(shí)機(jī)掌控。此外，360°全角度關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)賦予機(jī)械臂高度靈活性，配合力傳感傳導(dǎo)（精度達(dá)0.6N，約等于一顆雞蛋的重量）和力位耦合精控技術(shù)，確保了手術(shù)施力的精準(zhǔn)性和亞毫米級(jí)的深度控制，實(shí)現(xiàn)了真正的多維度、高自由度的人機(jī)協(xié)同工作。

多層次安全保障機(jī)制：THETA 配備了多級(jí)保障措施，包括軟件自動(dòng)提示和聽覺警報(bào)，讓醫(yī)生隨時(shí)了解設(shè)備狀態(tài)；臨近預(yù)規(guī)劃界值時(shí)自動(dòng)限制深度（0.1mm 安全限制），保證無憂操作；更值得一提的是，內(nèi)置UPS 續(xù)航功能可以在突發(fā)停電情況下保證機(jī)器人持續(xù)運(yùn)行十分鐘，為手術(shù)提供額外的安全屏障。

用戶友好的觸屏操控界面：THETA 摒棄傳統(tǒng)鼠標(biāo)操作，采用全觸屏操控方式，支持直觀的手指觸控操作，簡化了用戶界面，降低了學(xué)習(xí)曲線，提高了工作效率，使得醫(yī)生可以更加專注于手術(shù)本身。

面向未來的模塊化設(shè)計(jì)：系統(tǒng)的模塊化架構(gòu)不僅支持硬件和軟件的便捷更新，還確保了THETA 在未來技術(shù)進(jìn)步中始終保持先進(jìn)性，滿足不斷發(fā)展的市場(chǎng)需求。

《設(shè)計(jì)》：對(duì)于THETA系統(tǒng)的未來發(fā)展，團(tuán)隊(duì)有哪些規(guī)劃和展望？未來將向哪個(gè)方向迭代？

蔡翀/傅恬：我們將始終堅(jiān)持打造一臺(tái)小型、精致的設(shè)備，確保THETA系統(tǒng)在便攜性與高效性之間達(dá)到最佳平衡。在未來的發(fā)展中，我們不僅希望THETA能夠勝任普通種植手術(shù)，還將重點(diǎn)突破復(fù)雜種植手術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景，例如上頜竇提升、骨增量等，讓THETA在更多高難度手術(shù)中提供精準(zhǔn)輔助。

此外，我們的目標(biāo)不僅局限于種植領(lǐng)域。未來，THETA 系統(tǒng)將逐步向修復(fù)、正畸，以及頜面外科等方向拓展，覆蓋更多適應(yīng)證，成為一款多功能、全方位的手術(shù)機(jī)器人平臺(tái)，為口腔醫(yī)療領(lǐng)域帶來更全面的技術(shù)支持與創(chuàng)新解決方案。