達芬奇手術機器人的費用是如何組成的？

01-04

我覺得樓主的問題應該是問達芬奇公司的工程師比較好，上面的問題臨床醫生其實是不知道的。不過既然樓主邀請我了，而且我從小就喜歡搗鼓機械和電子產品，自帶工程師屬性，今天下午又專門就一些問題詢問了達芬奇公司專門負責我院業務的代表，基本上能回答個七七八八。另外業務代表甩給我一個他們北京工程師的聯繫方式，目前尚未聯繫上……我先寫著，等有更詳細的信息我會更新。
1.關於器械10次使用的問題，貌似大部分人都非常關心。公司的人的意思是10次之內，只要是正常使用和消毒器械，器械故障率可以保持在一個極低的水平，而超過10次就不能保證了。至於是超過15次還是超過20次以後故障率會有一個明顯的提高我們無從得知，不過畢竟醫療行業和別的行業不一樣，有時候一次故障就是一條人命，所以穩妥甚至保守一點都不是錯。當然客觀上這也為達芬奇公司帶來了一定的收入。在人權至上的歐美國家，只要是以人的安全為目的，貴點什麼都不是事兒。
達芬奇的器械臂是通過鋼絲和滑輪驅動的，一般使用中就會產生磨損，人體組織碎片也容易嵌入驅動系統，而有時不正確的操作（例如兩條器械臂打架）容易使鋼絲拉伸甚至斷裂，造成定位不準確甚至根本無法驅動。在香港培訓的時候用的是訓練器械，是30次使用限制，插在機器上系統會提示「Not for human use」，有些器械上已經產生了鋼絲斷裂了一部分的情況（鋼絲也是好多股的，有時候會斷一兩股）。
2.維護費用目前不知道，維護是由公司決定的，維護周期是由開機時間決定。至於這個開機時間我現在還搞不清是通電時間，還是套上無菌護套的時間，還是安裝上Trocra的時間。這個得詢問工程師才知道。另外公司是時刻掌握每一台機器的運行狀態的，哪怕一次recoverable fault公司那邊也能馬上知道，所以維護期快到了公司會通知醫院安排時間維護。至於機器是怎麼聯網的我現在還不清楚，因為我沒有在我們醫院的機器上看到有插網線，也許是3G/4G網路，也許是更高大上的衛星通訊網路（就像MH370上定期往衛星上傳送引擎工作狀態一樣）。不好意思腦洞開的有點大了，這個也得詢問工程師才知道。

3.賺不賺錢或者什麼時候收回投資我不清楚，不過我估算一下我們醫院肯定兩三年是可以收回投資的。因為機器幾乎沒怎麼停過，每天都有3~5台手術，連周六周日也會加班安排手術。這個就好比航空公司的飛機，不停的飛才能賺錢。達芬奇機器人也一樣，手術量少肯定會虧的。
4.開機費的問題。公司的人明確告訴我無論開多少次機，雖然公司可以看到開機記錄，但肯定不會按照開機次數再收取費用，開機費更類似於硬體損耗折舊的費用。當收回投資後這筆開機費幾乎就是純賺的。至於某些醫院不關機連續做手術，估計還是習慣問題吧，每台手術期間間隔1-2小時左右，沒必要開了關關了開，一天手術結束了關了就可以了。另外公司的人告訴我，機器人開機24小時候開機次數自動+1，換無菌保護套3個開機次數自動+1，關機超過10分鐘開機次數自動+1，老外還是很機智的=。=||
最後，國產手術機器人沒了解過，不過聽說國產公司，以及強生，乃至google都在搞相關的研究，手術機器人肯定是未來手術發展的趨勢之一。
另外附上香港威爾士親王醫院賽馬會微創培訓中心的照片，照片里的人不是我：P

恰好起床看到這個問題，又恰好從事相關工作，以自己見解來回答一下樓主幾個問題：
1、達芬奇手術器械每一把的正常使用確實是只有十次（用晶元來控制）。實際上@何哲冷已經提到過實際訓練的時候能用30次左右（訓練的器械和手術器械是一樣的！）。那麼為什麼要規定使用十次呢？
一是醫療器械認證非常嚴格，必須保證絕對的安全！那可是人命關天的大事！（達芬奇有一年做心臟手術死了一個患者，被罰款了1.2billion！）因此，為了保證在十次手術也能達到控制性能，採取了一個比較保守的策略。
另一個很重要的原因是器械屬於消耗品，
達芬奇每年器械收入佔總收入的四成！
達芬奇每年器械收入佔總收入的四成！
達芬奇每年器械收入佔總收入的四成！（重要的事情講三遍）
你可以想像一下，一台2000萬RMB的機器，每年還要花800萬RMB買器械！OMG！目前世界上的腹腔鏡外科手術機器人被達芬奇都壟斷了，全球賣出去大概3000 多台，同志們想像一下，每年有多少白花花的銀子流入了美國直覺外科公司（哦，它就是生產達芬奇的公司，一群美帝牛逼實驗室的天才搞出來的）。
2、關於維護費用，聽醫生朋友聊到過，每年大概給200萬RMB左右的維護費，達芬奇有一個檢測網路，會採集醫院使用機器人的情況，並根據這些數據得出哪些機器人需要維護，然後在中國有個叫「美中互利」的公司，會派人或者聯繫美方負責對機器人進行維護，包括機械臂損壞，都是全部給更換成新的！據說，有些醫院一年要換好幾條機械臂！（我不會說他們有多喪心病狂的~）
其他不甚了解了，請參考@何哲冷的答案。
3、使用壽命不甚了解，但是每年維護的話，應該會用很長時間，畢竟過了CFDA的認證（補充一下：CFDA認證比FDA認證嚴格，可能美帝比較自信？）
對於國內有些醫院貼錢做手術的問題：
一、初期的時候確實會有這個現象，醫生為了實際操作積累經驗，又或者用來推廣；
二、即使賠錢，很多醫院都爭先恐後的來引進，來使用，因為這玩意太先進了，隨便做一台手術就能發文章！隨便做一台手術就能發文章！隨便做一台手術就能發文章！這玩意的學術意義太高了，誰提早接觸提早實戰，絕對在學術上佔領了制高點的。至於拿學術經費，評職稱，妥妥的；
三、@何哲冷答案也有提到過了醫院後期的收入分配，自行參考。
4、請參考@何哲冷答案，大體就是這種情況。在我印象中，達芬奇應該是有網線連接醫院的網路系統，可能是自己獨立的區域網，都會將數據傳輸給美國那邊主機的。另外，還有個邪惡的想法，每次派人維修機器人，不知道是不是偷偷拷數據O(∩_∩)O
最後，國內有很多在這個領域有研究或者正在研發的機器人系統，哈工大，天津大學，上海交通大學，重慶金山科技，敏行醫學等。但是總體上的差距還是挺大的，特別是控制理論應該有十到十五年左右差距，國內大部分還是採用的位置控制方式，剛度太大，容易對病人造成傷害；達芬奇機器人操作時，做了很多保護，並且控制演算法中可以實現醫生的某些感知能力，這個太牛了！
希望國產機器人時代早日到來，不僅能大大地降低成本，更是各類患者的福音。
其他的詳細介紹，請參考
操作達芬奇機器人手術是怎樣的體驗？ - 許三多的回答

另附一張參觀達芬奇手術照片~

我從技術層面簡單回答你的第一個問題，手術器械也稱末端器械（end-effector），有無源的如分離鉗、抓取鉗、剪刀等；有源的如電鉤等。如下圖常見的達芬奇手術器械。

由於手術器械介入人體內，尺寸較小，動力輸出部分（主要是電機）與執行機構傳輸距離長，空間狹小，所以常採用絲傳動，絲的導向由定滑輪組成，許多單孔腹腔鏡手術機器人採用繩-套索（tendon-sheath，比如我們常見的自行車手閘線）作為動力傳輸，也有用傳統的齒輪作為傳輸機構的，但是由於齒輪自身的回差特點很少在醫療機器人中應用。如下圖（圖片來自CNKI論文）

達芬奇手術機器人的末端器械採用鋼絲和定滑輪，以抓取鉗為例，如下圖，
它的繞線方式如下圖，
圖中下方即為兩個鉗子抓，繞軸A即為實現偏擺運動，繞軸B實現俯仰運動，由於纏繞方式俯仰運動會對偏擺運動產生耦合運動，所以達芬奇的控制演算法中需要解耦。達芬奇的末端器械可以實現俯仰偏擺和迴轉運動，抓取運動由兩個鉗子抓的反向運動實現，若同向則實現偏擺。
鋼絲繩的捻制方向和受力分析以6X36WS-FC鋼絲繩為例，如下圖，

從圖中可以看出，鋼絲繩在受力時股間的作用力是不均勻的，這就說明，在傳動過程中有的股受力較大，有的股受力較小，若受力較大的鋼絲繩超出了自身的承受極限則出現斷裂。
好了，做完鋪墊後我來解釋下為什麼只用十次？
1.由於其複雜的纏繞方式，鋼絲自身的扭曲角嚴重，如在垂直換嚮導輪部分的鋼絲圖中的C1~4，在應用一定次數後部分鋼絲的內股斷裂，這樣可能帶來術中鋼絲斷裂的隱患，末端器械在病人體內失去控制，造成不必要的組織損傷。另外鋼絲與導輪的摩擦也會導致鋼絲的內股斷裂，以及在工作時環境力，也就是負載力的不確定性都會加快鋼絲的磨損；
2.在纏繞鋼絲時，通常要給鋼絲一個預緊力，以保證鋼絲在回程時「松邊」不會太大，但是隨著應用次數的增加，鋼絲的「松邊」「緊邊」特性越來越明顯，另外鋼絲會有一定的延展性，鋼絲的伸長量，公式可由下圖中的公式計算（引自文獻）
鋼絲的伸長量導致了位置控制的不精確；
上述的松邊緊邊特性是非線性的，也稱滯回特性，在控制和補償演算法上具有一定難度。
總之，鋼絲的磨損和伸長量的變化限制了達芬奇手術器械的使用次數。

我應該能回答你的第一個問題，10次聽說是因為裡面涉及到線驅動，簡單來講類似鋼絲，在反覆拽的過程中鋼絲會產生變形，從而在之後的工作中不能精準的定位，這對手術機器人來說無疑是個致命的缺陷，所以他才會強制更換這些線

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