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種植牙手術

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精準醫(yī)療

PRECISION MEDICINE

THETA通過雙模式多配置一體化設計，實現(xiàn)醫(yī)院或診所場景下的高效精準種植，且價格適中，促進口腔醫(yī)療普惠。該技術通過機器人和視覺定位實現(xiàn)種植牙手術的全程輔助，從術前規(guī)劃、術中導航至術后評估，旨在降低手術對醫(yī)生個人技藝的依賴，推動種植牙手術的普及。核心產品THETA創(chuàng)新性地將所有功能集成于一輛臺車，采用對稱設計支持雙模式：一側專注純導航，另一側結合機械臂實現(xiàn)導航，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（無機械臂）純導航版本，作為基礎型解決方案，幫助醫(yī)療機構逐步過渡至高科技種植牙手術，實現(xiàn)手術的高精度與高效率，同時保持操作靈活性與成本效益。本產品獲得2024年中國設計智造大獎（DIA）金獎。

全球種植牙市場經歷顯著增長，中國年復合增長率達56%，全球超20%，技術創(chuàng)新為背后主要推手，特別是機器人輔助手術的興起。隨著人口老齡化與口腔健康意識提升，種植牙以其逼真度與功能性優(yōu)勢成為優(yōu)選。機器人技術通過高精度導航和精細操作，大幅提升手術成功率與安全，縮短康復周期，拓寬市場接受范圍，促進其由高端市場向大眾普及的轉變。

THETA結合了機器人與數(shù)字手術技術，實現(xiàn)高精度、安全、精細的手術操作。系統(tǒng)采用自主研發(fā)的導航定位算法，在配備機械臂的情況下，能夠將整體系統(tǒng)精度控制在亞毫米級別。機械臂被設計為手術操作的輔助工具，其運動依賴于口腔醫(yī)生的監(jiān)督和干預。機械臂的運動控制系統(tǒng)能夠感知病人頜骨的運動和醫(yī)生手部對機械臂的控制力，結合規(guī)劃種植體的位置，實時輸出反饋力給醫(yī)生，引導醫(yī)生進行手術操作。系統(tǒng)軟件支持三維圖像引導手術操作，并應用了三維實時渲染技術，能夠在短時間內處理大量的多模態(tài)數(shù)據(jù)，使高分辨率的患者頜骨和手術工具在毫秒級別內呈現(xiàn)出最新的圖像。同時，系統(tǒng)逼真地模擬手術場景中的光照和材質效果，提供真實感和視覺舒適度。

成本與專業(yè)人才限制雖存，但機器人輔助技術通過標準化流程降低成本、提升效率，配合經濟上行和保險政策調整，逐步消解障礙。未來，THETA將進一步推動種植牙技術的普及，惠及更多群體。隨著技術迭代、教育深化和成本策略優(yōu)化，種植牙將更廣泛地貢獻于社會健康與經濟雙重利益。

《設計》

蔡翀、傅恬

THETA主創(chuàng)設計師

《設計》：請簡要闡釋THETA 種植牙手術機器人系統(tǒng)的研發(fā)背景和意義。

蔡翀/傅恬：當前的中國種植牙市場存在很大的挑戰(zhàn)和機遇，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2025年全年口腔種植需求達到了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)種植牙手術對醫(yī)生技術要求高、操作難度大等問題，同時滿足口腔醫(yī)療行業(yè)對精準性和效率的更高需求，為市場培育更多的種植牙醫(yī)生，為患者提供更加精準的種植牙服務。

《設計》：THETA系統(tǒng)的自動控制技術采用了哪些先進的控制算法和策略？這些算法如何確保種植過程的精準性和安全性？對不同患者口腔情況的適應性和靈活性？如何確保在各種復雜情況下都能完成精準的種植手術？

蔡翀/傅恬：THETA系統(tǒng)在運動過程中融合了多種先進的控制算法與策略，確保種植手術的精準性與安全性。首先，系統(tǒng)依賴光學相機實時獲取手術器械和患者的空間位置信息，通過導航定位算法充分利用這些數(shù)據(jù)，實現(xiàn)機械臂精準定位到手術規(guī)劃方案中的指定位置。即使患者在手術過程中存在輕微的身體移動，THETA系統(tǒng)也能通過實時運動跟蹤算法，動態(tài)調整機械臂的操作路徑，確保下鉆和種植過程始終保持高度的精準性。

此外，THETA 系統(tǒng)采用了半自動控制策略，強調醫(yī)生的全程參與，既保留了傳統(tǒng)手術操作的靈活性，又通過智能輔助技術提升了精準性。在種植深度控制方面，系統(tǒng)內置虛擬墻功能。當機械臂到達預設種植深度時，虛擬墻會觸發(fā)反向作用力，阻止機械臂繼續(xù)向下運動，從而有效避免種植過深的問題，保障患者安全。

針對不同患者的口腔情況，THETA 系統(tǒng)具備高度的適應性和靈活性。通過結合手術規(guī)劃的個性化參數(shù)和實時反饋機制，系統(tǒng)能夠在各種復雜的解剖條件下完成精準的種植操作。這種融合了精準定位、動態(tài)跟隨和深度控制的綜合技術，使THETA 系統(tǒng)能夠勝任復雜多變的手術場景，為患者提供更高質量的治療體驗。

《設計》：在自動控制過程中，醫(yī)生如何與機器人進行交互？系統(tǒng)如何根據(jù)醫(yī)生的指令進行靈活調整？

蔡翀/傅恬：在手術準備階段，醫(yī)生通過全觸屏顯示器與THETA系統(tǒng)進行互動，使手術方案的查看和修改變得如同使用智能手機一樣簡單直接。我們的界面設計特別考慮到了觸屏操作的需求，圖標清晰、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計劃。

進入手術實施階段后，THETA 系統(tǒng)引入了一種獨特的“半自動”模式，允許醫(yī)生通過機械臂末端的兩個按鈕直接控制機械臂的動作：

1. 鎖定方向按鈕：當按下此按鈕時，機械臂將被限定在一個特定的方向上移動，確保手術的安全性和精確度。這一功能對于避免碰撞患者口腔內的其他結構至關重要。

2. 自由移動/ 旋轉按鈕：另一個按鈕則提供更大的靈活性，使醫(yī)生可以隨時調整機械臂的位置和角度，快速進出狹小的操作空間，如口腔內部。這種即時調整能力極大地提升了手術效率，尤其是在清醒狀態(tài)下可能有微動反應的患者身上。

這兩個按鈕之間能夠迅速切換狀態(tài)，既保證了手術的安全性，又提供了必要的靈活性，完美適應口腔手術的特點——即空間有限且患者保持清醒狀態(tài)。此外，這種由醫(yī)生主導的“半自動”模式不僅增強了醫(yī)生對手術過程的掌控感，還為患者帶來了更好的心理安慰，因為他們感受到的是自己信任的醫(yī)生在親自執(zhí)行手術，而不是完全依賴于機器。

THETA 的設計理念始終圍繞著提高用戶體驗展開。通過將先進的自動控制技術與醫(yī)生的實際需求緊密結合，我們不僅簡化了手術流程，降低了學習曲線，還為醫(yī)生和患者創(chuàng)造了更加舒適、高效的手術環(huán)境。這種以人為本的設計思路，正是THETA 能夠在激烈的市場競爭中脫穎而出的關鍵所在。

《設計》：在工業(yè)設計方面，THETA系統(tǒng)有哪些獨特之處？

蔡翀/傅恬：在口腔種植領域，THETA系統(tǒng)以其獨特的工業(yè)設計脫穎而出，它不僅僅是一個醫(yī)療設備，更是設計理念、技術創(chuàng)新與用戶需求緊密結合的成果。

1. 緊湊設計中的功能集成：THETA 采用了緊湊的一體化機身設計，這不僅是對空間利用的優(yōu)化，更重要的是，它成功地將復雜的功能集成到一個易于操作的小型平臺上。通過最小化的占地空間，實現(xiàn)了包括但不限于所有常見手術術式的覆蓋，同時提供純導航自由手和機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。這種設計體現(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. 用戶體驗驅動的設計哲學：THETA 的研發(fā)過程中，我們始終將用戶體驗置于首位?；? 年時間里兩代產品迭代和近千例臨床測試的經驗積累，我們不斷調整和完善設計方案，確保每一個細節(jié)都符合實際應用的需求。從簡明直觀的軟件界面到溫和對稱的外觀造型，再到合理的內部空間布局，每一處設計都是為了簡化工作流程，提高手術效率，降低學習曲線，讓醫(yī)生能夠專注于治療本身，而不是被設備所困擾?！熬珳史N植簡單做”的理念已經通過THETA 得到了完美的體現(xiàn)。

3. 美學與實用性的平衡：除了功能性之外，THETA還在美學上進行了深入探索。其設計靈感來源于現(xiàn)代主義的簡約風格，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，以及人體工學的操作把手，既提升了產品的視覺吸引力，又增強了使用的舒適度。這樣的設計不僅使THETA 成為手術室中的一道亮麗風景線，也反映了當代醫(yī)療器械設計的新趨勢——兼顧美觀與效能。

4. 可持續(xù)發(fā)展與市場適應性：THETA 系統(tǒng)還考慮到了未來的升級潛力和市場的適應性。模塊化設計允許硬件和軟件在未來進行便捷更新，保證了設備的長期價值。同時，隨著口腔種植技術的發(fā)展，THETA 也能迅速響應新的挑戰(zhàn)，保持其在行業(yè)內的領先地位。

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

《設計》：如何看待當前口腔種植手術機器人的市場需求？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量的快速增加（2021年達到約187.3萬臺，并預計以21.81%的年復合增長率持續(xù)攀升至2026年的502.3萬臺，最終在2032年達到1，532.5萬臺），以及機器人輔助種植牙手術量的爆炸式增長（2021年為0.02萬臺，預計到2026年將增至6.16萬臺），在未來幾年內，這一領域將迎來前所未有的市場擴張。此外，隨著種植體集采政策的實施，種植體價格普遍下降，這將進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。

面對如此龐大的市場需求，行業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)包括：醫(yī)生短缺。種植牙手術是一項高度專業(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間和豐富的臨床經驗；手術精度要求高。種植牙手術對精度有極高的要求，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；學習曲線陡峭。對于新進入該領域的醫(yī)生來說，掌握種植牙技術是一個復雜且耗時的過程。

THETA 系統(tǒng)通過“精準種植簡單做”的設計理念，融合高精度導航技術和實時監(jiān)控功能，確保了手術的安全性和成功率；同時，它簡化了操作流程，降低了醫(yī)生的學習曲線，使新手能夠快速掌握種植牙技術，有效應對行業(yè)內的醫(yī)生短缺問題，并加速專業(yè)人才的培養(yǎng)。此外，系統(tǒng)的模塊化設計支持便捷的硬件和軟件更新，確保了THETA 在未來技術進步中始終保持先進性，滿足不斷發(fā)展的市場需求。

《設計》： 面對市場上其他同類產品的競爭，THETA有哪些獨特的競爭優(yōu)勢？

蔡翀/傅恬：在競爭激烈的口腔種植手術機器人市場中，THETA系統(tǒng)通過一系列創(chuàng)新設計和技術突破，確立了其獨特的競爭優(yōu)勢：

沉浸式操作體驗與絕對手感：THETA 采用高精度機械臂，提供持臂穩(wěn)定性和手動力學引導，確保醫(yī)生的操作軌跡能夠得到精確輔助，同時恒定的動力輸出有效規(guī)避了手部微晃動對手術的影響。這種“臂隨人動”的設計不僅增強了醫(yī)生的主導權，還提升了手術的精準度。

模塊化分操與人機協(xié)同：THETA 引入了手動引導按鈕式設計，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；結合腳踏控制，實現(xiàn)最佳的種植時機掌控。此外，360°全角度關節(jié)設計賦予機械臂高度靈活性，配合力傳感傳導（精度達0.6N，約等于一顆雞蛋的重量）和力位耦合精控技術，確保了手術施力的精準性和亞毫米級的深度控制，實現(xiàn)了真正的多維度、高自由度的人機協(xié)同工作。

多層次安全保障機制：THETA 配備了多級保障措施，包括軟件自動提示和聽覺警報，讓醫(yī)生隨時了解設備狀態(tài)；臨近預規(guī)劃界值時自動限制深度（0.1mm 安全限制），保證無憂操作；更值得一提的是，內置UPS 續(xù)航功能可以在突發(fā)停電情況下保證機器人持續(xù)運行十分鐘，為手術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，降低了學習曲線，提高了工作效率，使得醫(yī)生可以更加專注于手術本身。

面向未來的模塊化設計：系統(tǒng)的模塊化架構不僅支持硬件和軟件的便捷更新，還確保了THETA 在未來技術進步中始終保持先進性，滿足不斷發(fā)展的市場需求。

《設計》：對于THETA系統(tǒng)的未來發(fā)展，團隊有哪些規(guī)劃和展望？未來將向哪個方向迭代？

蔡翀/傅恬：我們將始終堅持打造一臺小型、精致的設備，確保THETA系統(tǒng)在便攜性與高效性之間達到最佳平衡。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，還將重點突破復雜種植手術的應用場景，例如上頜竇提升、骨增量等，讓THETA在更多高難度手術中提供精準輔助。

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