2023年7月的南方醫(yī)科大學深圳醫(yī)院，一群人正在緊張圍觀一場手術。主刀醫(yī)生是中國人民解放軍總醫(yī)院關節(jié)外科主任柴偉，此時，他正通過主控臺操縱著一支機械臂，為一位83歲的高齡患者進行機器人輔助下的左側全膝關節(jié)置換術。
現(xiàn)場圍觀的，則是來自北京積水潭醫(yī)院、上海東方醫(yī)院、香港大學深圳醫(yī)院等近50家醫(yī)院的資深骨科醫(yī)生。大家的視線，始終不曾從這支裝載著手術器械的機械臂上離開。隨著柴偉主任的熟練操控，機械臂精準地完成膝關節(jié)截骨、假體植入等一系列動作。手術順利完成，現(xiàn)場陣陣掌聲。
這是第九屆亞洲人工關節(jié)學會學術年會的一個會前演示，也是剛剛上市不久的元化智能首個全國產(chǎn)髖膝一體機骨科手術機器人系統(tǒng)在深圳的首次髖膝手術直播。
2023年4月16日，由元化智能完全自主研發(fā)的錕铻?全骨科手術機器人正式發(fā)布，憑借著獨特的導航方案、軟件系統(tǒng)以及核心零部件，實現(xiàn)了僅一臺設備就可輔助完成髖關節(jié)和膝關節(jié)兩個適應癥手術。7月初，陸軍軍醫(yī)大學張瑗教授一行將設備帶入藏區(qū)，在平均海拔4000米以上的日喀則完成了多臺手術，創(chuàng)造了全球海拔最高的機器人輔助關節(jié)置換手術紀錄，也充分展示了這一手術機器人良好的運行穩(wěn)定性以及在醫(yī)療資源相對匱乏的地區(qū)所能發(fā)揮的巨大作用。
而作為這一領先設備的原創(chuàng)研發(fā)者，元化智能實際上還僅僅是一家成立不到五年的年輕公司。
2021年3月，紅杉中國領投了元化智能的A輪融資，并在后續(xù)的B輪融資中持續(xù)支持，是公司最早期的投資者之一。在紅杉中國董事總經(jīng)理徐強看來，元化智能率先在業(yè)內完成手術機械臂、導航系統(tǒng)和全部軟件的自主研發(fā)，實現(xiàn)核心零部件國產(chǎn)化，彰顯了其在國內骨科手術機器人領域具備的先進水平。
近日，紅杉匯拜訪了這家位于深圳的手術機器人公司，并與元化智能首席科學家孟慶虎做了深入的交流。在訪談中，孟慶虎分享了他一路走來對于科學以及創(chuàng)業(yè)的感悟。在他看來，充分的準備，加上“不急”的心態(tài)，或許是創(chuàng)業(yè)道路上必備的兩個要素。
孟慶虎 | 元化智能首席科學家
“
沒有革命性的進展，只能屬于跟跑，而我這個人就不喜歡跟著別人跑。
”
翻遍手術機器人每一塊石頭
孟慶虎是加拿大工程院院士、香港工程師學院院士，目前任南方科技大學電子與電氣工程系主任、講席教授。在機器人領域，他是全球著名的學者。而元化智能實際上已經(jīng)是他的第三次創(chuàng)業(yè)：致力于做出全球最優(yōu)秀的?？漆t(yī)療手術機器人。
決定做手術機器人，來源于一次孟慶虎與香港著名骨科醫(yī)生梁國穗教授的聊天。
2001年，已經(jīng)在加拿大工作近十年的孟慶虎決定回國，擔任香港中文大學電子工程學系教授。彼時，已經(jīng)在香港中文大學威爾斯親王醫(yī)院創(chuàng)辦了矯形外科及創(chuàng)傷學進修培訓中心的梁國穗，聽聞孟慶虎是研究機器人領域的專家，便熱情邀請他來看自己當時所使用的骨科手術機器人。
只是，已經(jīng)輔助梁國穗醫(yī)生完成多臺手術的機器人，在孟慶虎看來卻只是一臺靜態(tài)的定位裝置。兩人一拍即合：既然這不是，那何不一起做一臺真正的骨科手術機器人？
此時的手術機器人還處于一個極早期的市場。日后大名鼎鼎的達芬奇手術機器人在前一年剛剛拿到FDA的認證，六年之后才被首次引入到國內，而國內更是沒有成熟的產(chǎn)品，更不用說骨科專用的機器人。而梁國穗的另一個要求，更是讓孟慶虎始料未及。梁國穗醫(yī)生希望，如果要做，就要做出一款10萬元以內的骨科手術輔助機器人，這樣即便是縣級醫(yī)院，也可以負擔得起。
要知道，在當時一臺主流的手術機器人需要配備的導航儀就要50萬港幣。于是，在外采購零件進行攢機再進行調試改進的路徑直接被宣告不可能，全部從頭開始自主研發(fā)，成為了孟慶虎的唯一選擇。
一般來說，一臺手術機器人的組成至少包含三個核心部分：主控臺，負責數(shù)據(jù)處理以及算法的運行；導航儀，負責信息獲取以及導航跟蹤；機械臂，則是定位工具，負責截骨等具體操作。孟慶虎選擇先攻克的重點難題，是導航儀。
在導航儀的研發(fā)過程中，充分體現(xiàn)出了孟慶虎身上“不急”的特質。
從2002年一直到2012年，孟慶虎圍繞著手術機器人導航儀前后做了四個大項目，從基礎研究理論到試驗再到樣品，“將導航儀各個領域摸了個遍”，僅樣機前后就做了7、8種，甚至中間圍繞這一領域，還培養(yǎng)了三名博士生。
在此過程中，產(chǎn)業(yè)化與商業(yè)化從來不是孟慶虎的主要目標。“其實我從來沒有想過今天攢一個東西，明天就到市場上賣，還是想要踏踏實實的做里面的科學?！?/span>孟慶虎的要求其實很明確：在降低成本的同時，各項技術參數(shù)要實現(xiàn)對于行業(yè)主流產(chǎn)品的超越。
對于導航儀來說，精度、刷新率、標記物數(shù)量、精準定位范圍，都是關鍵的技術指標。而經(jīng)過10年的探索，目前元化智能所自研的光學導航儀已經(jīng)實現(xiàn)了對于國外同類產(chǎn)品的超越。
以刷新率為例。通俗的來理解，刷新率意味著導航儀可以在每秒內追蹤到的運動次數(shù)，不管是手術器械的運動變化，還是患者的腿部抖動。刷新率越高，意味著導航系統(tǒng)的追蹤能力越強。目前市場主流產(chǎn)品的刷新率一般為20、30、60Hz，而元化智能的自研導航產(chǎn)品則可以達到335Hz。
第二個要解決的，則是機械臂。
手術機器人通常配備一個或多個高自由度的機械臂，通過電腦算法處理，機械臂將外科醫(yī)生雙手的活動復制成為人體內相應的儀器細微運動，從而使得外科醫(yī)生能夠在較小的手術空間內流暢及精準地移動手術器械，因此機械臂的重要性毋庸置疑。
目前行業(yè)里所普遍采用的，是通用型的工業(yè)機械臂，前期元化智能也是如此。但隨著臨床試驗中各知名醫(yī)院骨科專家提出的要求越來越多，孟慶虎逐漸意識到，極限來了。
“不是我們的極限，而是機械臂的極限來了，比如剛度不夠，比如反應速度慢，比如零重力補償。”因此，自研骨科專用手術機械臂，又成為了擺在孟慶虎面向必須要攻克的一個難題。
“可以說，我們要翻遍手術機器人這個領域里的每一塊石頭?！?/p>
不愿做追隨者
之所以喊出要“翻遍每一塊石頭”的口號，源于孟慶虎對于科學的執(zhí)著。
作為科學家，孟慶虎本人在學術領域本就建樹頗多。在加拿大維多利亞大學拿下電氣與計算機工程系博士學位之后，孟慶虎在加拿大以助理教授的身份開始了教職，又用了8年時間做到了終身正教授，后來又當選為加拿大工程院院士。
孟慶虎的學術生涯也與機器人始終息息相關。1988年，孟慶虎在北京理工大學碩士研究生畢業(yè)，論文題目就是“機器人視覺及基于視覺的機器人控制系統(tǒng)”。1992年，美國學者Rus Taylor研發(fā)出了第一臺真正意義上的骨科手術機器人ROBODOC，而這一年孟慶虎博士畢業(yè)，論文是“機械臂的力和位置自適應控制”。
在畢業(yè)之后，孟慶虎很快在Rus Taylor面前毛遂自薦。彼時Rus Taylor是機器人領域最權威期刊的主編，在幫助完成多次論文評審之后，孟慶虎憑借著出色的學術能力以及誠懇的工作態(tài)度贏得了Rus Taylor以及幾位機器人領域國際大師的欣賞，并被推薦為多個國際頂級期刊的編委會成員和國際會議的組委會成員，與多位國際機器人領域的大師也成了忘年交。
這使得孟慶虎在機器人領域擁有著最權威的人脈資源以及最前沿的技術信息，也讓孟慶虎不愿在技術上做追隨者。
在創(chuàng)業(yè)之初將手術機器人的應用領域選在骨科也是出于同樣原因。當時，達芬奇手術人機器已經(jīng)瞄準了普外科，而孟慶虎認為，在這一領域自己最多也就能和達芬奇差不多，能做的不過是微改良，“沒有革命性的進展，只能屬于跟跑，而我這個人就不喜歡跟著別人跑?！?/span>于是孟慶虎選擇了當時國內還沒有一張證獲批的骨科關節(jié)置換這一領域。
而與此同時，孟慶虎還始終在思考，如何才能在技術上尋求到真正有實質性的突破。其中一項技術在2023年初終于被研發(fā)完成，并且被孟慶虎認為是創(chuàng)業(yè)以來最具代表性的、具備“革命性進展”的技術：光聲成像軟組織導航。
所謂光聲成像，指的是通過光和聲來對要掃描的目標進行識別與定位，是一種純物理學的方法，從而在術中實現(xiàn)此前必須要通過造影或是術前射線才能進行識別的傳統(tǒng)手段。從技術原理本身來說，并不是一個非常前沿的理論，絕大部分人都可以理解，而真正核心的要素在于其背后的獨到算法。只有將算法研究明白，才能真正將產(chǎn)品做出來。而這一技術所能帶來的增益是顯而易見的。
以常見的腫瘤切除為例。傳統(tǒng)的癌癥手術往往需要在術前通過MRI或CT等影像手段，幫助醫(yī)生確認癌細胞的邊界。但因為軟組織的特性，真正手術中醫(yī)生只能憑記憶和視覺來判斷腫瘤的大概位置以及大小。為了保險起見，往往會多切除一些來確保切除干凈。而采用光聲成像軟組織導航技術，則可以在很大程度上避免該問題——首先光聲成像的精度更高，其次穿透性強，再結合自研的算法，就可以很明確地識別出細胞的差異性。“只要是跟正常細胞不一樣的，我們都可以去識別出來?！边@也避免了多切除組織給患者帶來的額外的創(chuàng)傷。
默契的創(chuàng)業(yè)搭檔
事實上也正是這種在科學上不愿居于人后的態(tài)度，使得元化智能的產(chǎn)品可以做到在市場中擁有獨特的競爭力。
談到元化智能這幾年的發(fā)展，孟慶虎評價說：“首先是我們趕上風口了，并且我們在風口來臨的時候，早就做好了準備。而更重要的是，有愿意陪伴我們一起騰飛的投資人與合作伙伴。”
孟慶虎眼中的首位完美創(chuàng)業(yè)搭檔，是自己的妻子李艾俐。
在兩個小時的訪談中，孟慶虎多次談及自己妻子對于公司的重要?！八悄軌颡毊斠幻娴娜耍瑘?zhí)行力非常強。如果要論軍功章，我想她應得的比一半還要多得多。”
兩人從十幾歲的青年時期就相識，李艾俐陪伴孟慶虎走過了三段創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷。
第一段經(jīng)歷是在上世紀80年代。彼時，孟慶虎在北京理工大學讀研究生，還是學校英語俱樂部的負責人。李艾俐在北京的一家科學儀器設備公司工作。一次偶然的機會，北展打電話給孟慶虎請他幫助給一個科技展覽組織翻譯工作，因為有太多涉及科技的行業(yè)術語，所以專業(yè)的外語院校的學生并不能勝任這一工作。這項工作的報酬可觀，也讓孟慶虎第一次近距離地感受到商業(yè)世界是什么樣子。于是很快孟慶虎憑借自己對于科學與行業(yè)的理解，就做起了科技儀器和設備的外貿生意，開啟了第一段創(chuàng)業(yè)生涯。
第二段經(jīng)歷則是在孟慶虎海外求學期間。研究生畢業(yè)后，孟慶虎拿到了全額資助的自費出國留學獎學金，于是前往加拿大維多利亞大學讀博。也是在此期間，李艾俐也隨之前往加拿大。博士畢業(yè)后，孟慶虎進入高校擔任教職，兩人又開始了自己的第二次創(chuàng)業(yè)，主要做高端IT設備。
“很快我們做到了多倫多以西的Most Valuable Company?！泵蠎c虎回憶，同多年之后一樣，當年也是孟慶虎主要負責技術，而李艾俐負責公司經(jīng)營。而在當時，兩人的經(jīng)營理念開始更加成熟?！爱斈闕T行業(yè)也像今天的機器人一樣，屬于萬馬奔騰，也是一個風口，并且日后幾家大的公司在當時還沒有完全形成對行業(yè)的壟斷。我們只瞄準高端的服務器和工作站。因為不管是裝一臺1000塊錢的PC，還是一臺10000塊錢的工作站，其實工序都是一樣的，都需要顯卡、CPU、內存、硬盤等，但配件和終端價格就不一樣。所以在同樣利潤率下，我們選擇做高端機型的利潤會高出很多?！?/p>
而在多年之后，第三段創(chuàng)業(yè)元化智能的發(fā)展也顯示出這樣的邏輯。元化智能是首先將手術機器人的核心零部件進行完全國產(chǎn)化的企業(yè)，從而徹底杜絕了自己會受限于上游國際企業(yè)的隱患。
在孟慶虎看來，多年以來的高度默契以及兩人明確的專長與分工，是在元化智能的創(chuàng)業(yè)過程中非常寶貴的優(yōu)勢。
而在A輪融資時接觸到了紅杉中國并成功地完成了融資，孟慶虎則認為是公司發(fā)展過程中的另外一件十分關鍵的事。
“2020年底，在朋友的引薦之下我們第一次與紅杉的團隊見面。第一次見完其實很有感觸。說實話我們當時并不缺投資，也從來沒有啟用過FA機構，但紅杉的團隊在專業(yè)性、效率等各個方面都給我們留下了很深刻的印象?！被貞浧鹋c紅杉的第一次見面，孟慶虎表示。
首先是專業(yè)程度。最初與元化智能對接的紅杉中國董事總經(jīng)理徐強本身就在創(chuàng)新型醫(yī)療器械領域有多年的從業(yè)與投資經(jīng)驗，對于手術機器人也是在數(shù)年之前就開始接觸，因此很快就判斷出來元化智能的技術特點與發(fā)展方向。而在效率方面，初次見面之后，紅杉內部也很快安排了上會。紅杉中國合伙人周逵到深圳出差，還專門到了公司，本來預計只預留了一個小時見面，結果一聊就是三個半小時。從2020年底第一次接觸到2021年初完成投資，中間僅隔了一個春節(jié)。
更令孟慶虎印象深刻的，還是紅杉中國醫(yī)療團隊對于市場的理解。在進行融資時，盡管技術上已經(jīng)非常成熟，但公司始終沒有將產(chǎn)業(yè)化與商業(yè)化的問題正式提上日程，因此當紅杉的團隊提到一些市場相關問題，比如未來產(chǎn)品的定價、可能的用戶時，才更真切意識到需要考慮這個事了。“這個是當時對我觸動最大的，實際上等于是紅杉在幫我們去梳理脈絡。從那以后，我們的科研、產(chǎn)品定位等等，都會先把市場的因素綜合考慮進去?！泵蠎c虎說。
而等到紅杉中國真正投資之后，公司也更逐漸的感受到紅杉中國在投后賦能上的承諾不僅僅是說說而已。
在公司需要招聘人力總監(jiān)時，紅杉中國的HR團隊很快幫忙推薦人才庫。在公司布局香港業(yè)務時，紅杉中國也幫助鏈接了許多香港本地的基金會以及醫(yī)療資源。
“我們感受到的是，這可能就是專業(yè)團隊與非專業(yè)團隊的區(qū)別。”孟慶虎表示。
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