2023年7月的南方醫(yī)科大學(xué)深圳醫(yī)院，一群人正在緊張圍觀一場(chǎng)手術(shù)。主刀醫(yī)生是中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院關(guān)節(jié)外科主任柴偉，此時(shí)，他正通過(guò)主控臺(tái)操縱著一支機(jī)械臂，為一位83歲的高齡患者進(jìn)行機(jī)器人輔助下的左側(cè)全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)。
現(xiàn)場(chǎng)圍觀的，則是來(lái)自北京積水潭醫(yī)院、上海東方醫(yī)院、香港大學(xué)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(shù)器械的機(jī)械臂上離開。隨著柴偉主任的熟練操控，機(jī)械臂精準(zhǔn)地完成膝關(guān)節(jié)截骨、假體植入等一系列動(dòng)作。手術(shù)順利完成，現(xiàn)場(chǎng)陣陣掌聲。
這是第九屆亞洲人工關(guān)節(jié)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)的一個(gè)會(huì)前演示，也是剛剛上市不久的元化智能首個(gè)全國(guó)產(chǎn)髖膝一體機(jī)骨科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)在深圳的首次髖膝手術(shù)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(shù)機(jī)器人正式發(fā)布，憑借著獨(dú)特的導(dǎo)航方案、軟件系統(tǒng)以及核心零部件，實(shí)現(xiàn)了僅一臺(tái)設(shè)備就可輔助完成髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)兩個(gè)適應(yīng)癥手術(shù)。7月初，陸軍軍醫(yī)大學(xué)張瑗教授一行將設(shè)備帶入藏區(qū)，在平均海拔4000米以上的日喀則完成了多臺(tái)手術(shù)，創(chuàng)造了全球海拔最高的機(jī)器人輔助關(guān)節(jié)置換手術(shù)紀(jì)錄，也充分展示了這一手術(shù)機(jī)器人良好的運(yùn)行穩(wěn)定性以及在醫(yī)療資源相對(duì)匱乏的地區(qū)所能發(fā)揮的巨大作用。
而作為這一領(lǐng)先設(shè)備的原創(chuàng)研發(fā)者，元化智能實(shí)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(guó)領(lǐng)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(guó)董事總經(jīng)理徐強(qiáng)看來(lái)，元化智能率先在業(yè)內(nèi)完成手術(shù)機(jī)械臂、導(dǎo)航系統(tǒng)和全部軟件的自主研發(fā)，實(shí)現(xiàn)核心零部件國(guó)產(chǎn)化，彰顯了其在國(guó)內(nèi)骨科手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域具備的先進(jìn)水平。
近日，紅杉匯拜訪了這家位于深圳的手術(shù)機(jī)器人公司，并與元化智能首席科學(xué)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(lái)對(duì)于科學(xué)以及創(chuàng)業(yè)的感悟。在他看來(lái)，充分的準(zhǔn)備，加上“不急”的心態(tài)，或許是創(chuàng)業(yè)道路上必備的兩個(gè)要素。
孟慶虎 | 元化智能首席科學(xué)家
“
沒有革命性的進(jìn)展，只能屬于跟跑，而我這個(gè)人就不喜歡跟著別人跑。
”
翻遍手術(shù)機(jī)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(xué)院院士，目前任南方科技大學(xué)電子與電氣工程系主任、講席教授。在機(jī)器人領(lǐng)域，他是全球著名的學(xué)者。而元化智能實(shí)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(shù)機(jī)器人。
決定做手術(shù)機(jī)器人，來(lái)源于一次孟慶虎與香港著名骨科醫(yī)生梁國(guó)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(guó)，擔(dān)任香港中文大學(xué)電子工程學(xué)系教授。彼時(shí)，已經(jīng)在香港中文大學(xué)威爾斯親王醫(yī)院創(chuàng)辦了矯形外科及創(chuàng)傷學(xué)進(jìn)修培訓(xùn)中心的梁國(guó)穗，聽聞孟慶虎是研究機(jī)器人領(lǐng)域的專家，便熱情邀請(qǐng)他來(lái)看自己當(dāng)時(shí)所使用的骨科手術(shù)機(jī)器人。
只是，已經(jīng)輔助梁國(guó)穗醫(yī)生完成多臺(tái)手術(shù)的機(jī)器人，在孟慶虎看來(lái)卻只是一臺(tái)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(tái)真正的骨科手術(shù)機(jī)器人？
此時(shí)的手術(shù)機(jī)器人還處于一個(gè)極早期的市場(chǎng)。日后大名鼎鼎的達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人在前一年剛剛拿到FDA的認(rèn)證，六年之后才被首次引入到國(guó)內(nèi)，而國(guó)內(nèi)更是沒有成熟的產(chǎn)品，更不用說(shuō)骨科專用的機(jī)器人。而梁國(guó)穗的另一個(gè)要求，更是讓孟慶虎始料未及。梁國(guó)穗醫(yī)生希望，如果要做，就要做出一款10萬(wàn)元以內(nèi)的骨科手術(shù)輔助機(jī)器人，這樣即便是縣級(jí)醫(yī)院，也可以負(fù)擔(dān)得起。
要知道，在當(dāng)時(shí)一臺(tái)主流的手術(shù)機(jī)器人需要配備的導(dǎo)航儀就要50萬(wàn)港幣。于是，在外采購(gòu)零件進(jìn)行攢機(jī)再進(jìn)行調(diào)試改進(jìn)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(lái)說(shuō)，一臺(tái)手術(shù)機(jī)器人的組成至少包含三個(gè)核心部分：主控臺(tái)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理以及算法的運(yùn)行；導(dǎo)航儀，負(fù)責(zé)信息獲取以及導(dǎo)航跟蹤；機(jī)械臂，則是定位工具，負(fù)責(zé)截骨等具體操作。孟慶虎選擇先攻克的重點(diǎn)難題，是導(dǎo)航儀。
在導(dǎo)航儀的研發(fā)過(guò)程中，充分體現(xiàn)出了孟慶虎身上“不急”的特質(zhì)。
從2002年一直到2012年，孟慶虎圍繞著手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)航儀前后做了四個(gè)大項(xiàng)目，從基礎(chǔ)研究理論到試驗(yàn)再到樣品，“將導(dǎo)航儀各個(gè)領(lǐng)域摸了個(gè)遍”，僅樣機(jī)前后就做了7、8種，甚至中間圍繞這一領(lǐng)域，還培養(yǎng)了三名博士生。
在此過(guò)程中，產(chǎn)業(yè)化與商業(yè)化從來(lái)不是孟慶虎的主要目標(biāo)。“其實(shí)我從來(lái)沒有想過(guò)今天攢一個(gè)東西，明天就到市場(chǎng)上賣，還是想要踏踏實(shí)實(shí)的做里面的科學(xué)?！?/span>孟慶虎的要求其實(shí)很明確：在降低成本的同時(shí)，各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)要實(shí)現(xiàn)對(duì)于行業(yè)主流產(chǎn)品的超越。
對(duì)于導(dǎo)航儀來(lái)說(shuō)，精度、刷新率、標(biāo)記物數(shù)量、精準(zhǔn)定位范圍，都是關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)。而經(jīng)過(guò)10年的探索，目前元化智能所自研的光學(xué)導(dǎo)航儀已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)于國(guó)外同類產(chǎn)品的超越。
以刷新率為例。通俗的來(lái)理解，刷新率意味著導(dǎo)航儀可以在每秒內(nèi)追蹤到的運(yùn)動(dòng)次數(shù)，不管是手術(shù)器械的運(yùn)動(dòng)變化，還是患者的腿部抖動(dòng)。刷新率越高，意味著導(dǎo)航系統(tǒng)的追蹤能力越強(qiáng)。目前市場(chǎng)主流產(chǎn)品的刷新率一般為20、30、60Hz，而元化智能的自研導(dǎo)航產(chǎn)品則可以達(dá)到335Hz。
第二個(gè)要解決的，則是機(jī)械臂。
手術(shù)機(jī)器人通常配備一個(gè)或多個(gè)高自由度的機(jī)械臂，通過(guò)電腦算法處理，機(jī)械臂將外科醫(yī)生雙手的活動(dòng)復(fù)制成為人體內(nèi)相應(yīng)的儀器細(xì)微運(yùn)動(dòng)，從而使得外科醫(yī)生能夠在較小的手術(shù)空間內(nèi)流暢及精準(zhǔn)地移動(dòng)手術(shù)器械，因此機(jī)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(jī)械臂，前期元化智能也是如此。但隨著臨床試驗(yàn)中各知名醫(yī)院骨科專家提出的要求越來(lái)越多，孟慶虎逐漸意識(shí)到，極限來(lái)了。
“不是我們的極限，而是機(jī)械臂的極限來(lái)了，比如剛度不夠，比如反應(yīng)速度慢，比如零重力補(bǔ)償。”因此，自研骨科專用手術(shù)機(jī)械臂，又成為了擺在孟慶虎面向必須要攻克的一個(gè)難題。
“可以說(shuō)，我們要翻遍手術(shù)機(jī)器人這個(gè)領(lǐng)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(hào)，源于孟慶虎對(duì)于科學(xué)的執(zhí)著。
作為科學(xué)家，孟慶虎本人在學(xué)術(shù)領(lǐng)域本就建樹頗多。在加拿大維多利亞大學(xué)拿下電氣與計(jì)算機(jī)工程系博士學(xué)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(shí)間做到了終身正教授，后來(lái)又當(dāng)選為加拿大工程院院士。
孟慶虎的學(xué)術(shù)生涯也與機(jī)器人始終息息相關(guān)。1988年，孟慶虎在北京理工大學(xué)碩士研究生畢業(yè)，論文題目就是“機(jī)器人視覺及基于視覺的機(jī)器人控制系統(tǒng)”。1992年，美國(guó)學(xué)者Rus Taylor研發(fā)出了第一臺(tái)真正意義上的骨科手術(shù)機(jī)器人ROBODOC，而這一年孟慶虎博士畢業(yè)，論文是“機(jī)械臂的力和位置自適應(yīng)控制”。
在畢業(yè)之后，孟慶虎很快在Rus Taylor面前毛遂自薦。彼時(shí)Rus Taylor是機(jī)器人領(lǐng)域最權(quán)威期刊的主編，在幫助完成多次論文評(píng)審之后，孟慶虎憑借著出色的學(xué)術(shù)能力以及誠(chéng)懇的工作態(tài)度贏得了Rus Taylor以及幾位機(jī)器人領(lǐng)域國(guó)際大師的欣賞，并被推薦為多個(gè)國(guó)際頂級(jí)期刊的編委會(huì)成員和國(guó)際會(huì)議的組委會(huì)成員，與多位國(guó)際機(jī)器人領(lǐng)域的大師也成了忘年交。
這使得孟慶虎在機(jī)器人領(lǐng)域擁有著最權(quán)威的人脈資源以及最前沿的技術(shù)信息，也讓孟慶虎不愿在技術(shù)上做追隨者。
在創(chuàng)業(yè)之初將手術(shù)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域選在骨科也是出于同樣原因。當(dāng)時(shí)，達(dá)芬奇手術(shù)人機(jī)器已經(jīng)瞄準(zhǔn)了普外科，而孟慶虎認(rèn)為，在這一領(lǐng)域自己最多也就能和達(dá)芬奇差不多，能做的不過(guò)是微改良，“沒有革命性的進(jìn)展，只能屬于跟跑，而我這個(gè)人就不喜歡跟著別人跑?！?/span>于是孟慶虎選擇了當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)還沒有一張證獲批的骨科關(guān)節(jié)置換這一領(lǐng)域。
而與此同時(shí)，孟慶虎還始終在思考，如何才能在技術(shù)上尋求到真正有實(shí)質(zhì)性的突破。其中一項(xiàng)技術(shù)在2023年初終于被研發(fā)完成，并且被孟慶虎認(rèn)為是創(chuàng)業(yè)以來(lái)最具代表性的、具備“革命性進(jìn)展”的技術(shù)：光聲成像軟組織導(dǎo)航。
所謂光聲成像，指的是通過(guò)光和聲來(lái)對(duì)要掃描的目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別與定位，是一種純物理學(xué)的方法，從而在術(shù)中實(shí)現(xiàn)此前必須要通過(guò)造影或是術(shù)前射線才能進(jìn)行識(shí)別的傳統(tǒng)手段。從技術(shù)原理本身來(lái)說(shuō)，并不是一個(gè)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(dú)到算法。只有將算法研究明白，才能真正將產(chǎn)品做出來(lái)。而這一技術(shù)所能帶來(lái)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(shù)往往需要在術(shù)前通過(guò)MRI或CT等影像手段，幫助醫(yī)生確認(rèn)癌細(xì)胞的邊界。但因?yàn)檐浗M織的特性，真正手術(shù)中醫(yī)生只能憑記憶和視覺來(lái)判斷腫瘤的大概位置以及大小。為了保險(xiǎn)起見，往往會(huì)多切除一些來(lái)確保切除干凈。而采用光聲成像軟組織導(dǎo)航技術(shù)，則可以在很大程度上避免該問(wèn)題——首先光聲成像的精度更高，其次穿透性強(qiáng)，再結(jié)合自研的算法，就可以很明確地識(shí)別出細(xì)胞的差異性。“只要是跟正常細(xì)胞不一樣的，我們都可以去識(shí)別出來(lái)?！边@也避免了多切除組織給患者帶來(lái)的額外的創(chuàng)傷。
默契的創(chuàng)業(yè)搭檔
事實(shí)上也正是這種在科學(xué)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(chǎng)中擁有獨(dú)特的競(jìng)爭(zhēng)力。
談到元化智能這幾年的發(fā)展，孟慶虎評(píng)價(jià)說(shuō)：“首先是我們趕上風(fēng)口了，并且我們?cè)陲L(fēng)口來(lái)臨的時(shí)候，早就做好了準(zhǔn)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(gè)小時(shí)的訪談中，孟慶虎多次談及自己妻子對(duì)于公司的重要。“她是能夠獨(dú)當(dāng)一面的人，執(zhí)行力非常強(qiáng)。如果要論軍功章，我想她應(yīng)得的比一半還要多得多?！?/p>
兩人從十幾歲的青年時(shí)期就相識(shí)，李艾俐陪伴孟慶虎走過(guò)了三段創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷。
第一段經(jīng)歷是在上世紀(jì)80年代。彼時(shí)，孟慶虎在北京理工大學(xué)讀研究生，還是學(xué)校英語(yǔ)俱樂(lè)部的負(fù)責(zé)人。李艾俐在北京的一家科學(xué)儀器設(shè)備公司工作。一次偶然的機(jī)會(huì)，北展打電話給孟慶虎請(qǐng)他幫助給一個(gè)科技展覽組織翻譯工作，因?yàn)橛刑嗌婕翱萍嫉男袠I(yè)術(shù)語(yǔ)，所以專業(yè)的外語(yǔ)院校的學(xué)生并不能勝任這一工作。這項(xiàng)工作的報(bào)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(duì)于科學(xué)與行業(yè)的理解，就做起了科技儀器和設(shè)備的外貿(mào)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(xué)期間。研究生畢業(yè)后，孟慶虎拿到了全額資助的自費(fèi)出國(guó)留學(xué)獎(jiǎng)學(xué)金，于是前往加拿大維多利亞大學(xué)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(jìn)入高校擔(dān)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(shè)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(dāng)年也是孟慶虎主要負(fù)責(zé)技術(shù)，而李艾俐負(fù)責(zé)公司經(jīng)營(yíng)。而在當(dāng)時(shí)，兩人的經(jīng)營(yíng)理念開始更加成熟?！爱?dāng)年IT行業(yè)也像今天的機(jī)器人一樣，屬于萬(wàn)馬奔騰，也是一個(gè)風(fēng)口，并且日后幾家大的公司在當(dāng)時(shí)還沒有完全形成對(duì)行業(yè)的壟斷。我們只瞄準(zhǔn)高端的服務(wù)器和工作站。因?yàn)椴还苁茄b一臺(tái)1000塊錢的PC，還是一臺(tái)10000塊錢的工作站，其實(shí)工序都是一樣的，都需要顯卡、CPU、內(nèi)存、硬盤等，但配件和終端價(jià)格就不一樣。所以在同樣利潤(rùn)率下，我們選擇做高端機(jī)型的利潤(rùn)會(huì)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(shù)機(jī)器人的核心零部件進(jìn)行完全國(guó)產(chǎn)化的企業(yè)，從而徹底杜絕了自己會(huì)受限于上游國(guó)際企業(yè)的隱患。
在孟慶虎看來(lái)，多年以來(lái)的高度默契以及兩人明確的專長(zhǎng)與分工，是在元化智能的創(chuàng)業(yè)過(guò)程中非常寶貴的優(yōu)勢(shì)。
而在A輪融資時(shí)接觸到了紅杉中國(guó)并成功地完成了融資，孟慶虎則認(rèn)為是公司發(fā)展過(guò)程中的另外一件十分關(guān)鍵的事。
“2020年底，在朋友的引薦之下我們第一次與紅杉的團(tuán)隊(duì)見面。第一次見完其實(shí)很有感觸。說(shuō)實(shí)話我們當(dāng)時(shí)并不缺投資，也從來(lái)沒有啟用過(guò)FA機(jī)構(gòu)，但紅杉的團(tuán)隊(duì)在專業(yè)性、效率等各個(gè)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(duì)接的紅杉中國(guó)董事總經(jīng)理徐強(qiáng)本身就在創(chuàng)新型醫(yī)療器械領(lǐng)域有多年的從業(yè)與投資經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于手術(shù)機(jī)器人也是在數(shù)年之前就開始接觸，因此很快就判斷出來(lái)元化智能的技術(shù)特點(diǎn)與發(fā)展方向。而在效率方面，初次見面之后，紅杉內(nèi)部也很快安排了上會(huì)。紅杉中國(guó)合伙人周逵到深圳出差，還專門到了公司，本來(lái)預(yù)計(jì)只預(yù)留了一個(gè)小時(shí)見面，結(jié)果一聊就是三個(gè)半小時(shí)。從2020年底第一次接觸到2021年初完成投資，中間僅隔了一個(gè)春節(jié)。
更令孟慶虎印象深刻的，還是紅杉中國(guó)醫(yī)療團(tuán)隊(duì)對(duì)于市場(chǎng)的理解。在進(jìn)行融資時(shí)，盡管技術(shù)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(wèn)題正式提上日程，因此當(dāng)紅杉的團(tuán)隊(duì)提到一些市場(chǎng)相關(guān)問(wèn)題，比如未來(lái)產(chǎn)品的定價(jià)、可能的用戶時(shí)，才更真切意識(shí)到需要考慮這個(gè)事了。“這個(gè)是當(dāng)時(shí)對(duì)我觸動(dòng)最大的，實(shí)際上等于是紅杉在幫我們?nèi)ナ崂砻}絡(luò)。從那以后，我們的科研、產(chǎn)品定位等等，都會(huì)先把市場(chǎng)的因素綜合考慮進(jìn)去?！泵蠎c虎說(shuō)。
而等到紅杉中國(guó)真正投資之后，公司也更逐漸的感受到紅杉中國(guó)在投后賦能上的承諾不僅僅是說(shuō)說(shuō)而已。
在公司需要招聘人力總監(jiān)時(shí)，紅杉中國(guó)的HR團(tuán)隊(duì)很快幫忙推薦人才庫(kù)。在公司布局香港業(yè)務(wù)時(shí)，紅杉中國(guó)也幫助鏈接了許多香港本地的基金會(huì)以及醫(yī)療資源。
“我們感受到的是，這可能就是專業(yè)團(tuán)隊(duì)與非專業(yè)團(tuán)隊(duì)的區(qū)別?！泵蠎c虎表示。
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