在日前闭幕的2024年中国国际服务贸易交易会上，多台手术机器人亮相，向全球展示我们国家医疗领域先进创新成果。其中，一台“以水作刀”的手术机器人引起广泛关注。
水刀——高压水射流切割技术，被认为是世界上最锋利的“刀”。经过增压泵加压后的水，通过内孔直径极小的喷嘴喷射而出，能够形成秒速几百米的水射流。这种水射流具有强大、精准的切割力，催生加工制造业的新一轮变革。
那么，水刀究竟有多锋利呢？利用高压技术将普通的水加压到30MPa以上，可承担一些简单的切割工作，当加压到100MPa以上，能满足大多数的切割工作，当水压超过200MPa时，高速的射流可以切开金刚石，并且切割的宽度只有几毫米。在高速射流中添加石英砂等磨料，水刀将具有更强的切割能力。在航空航天领域，水刀切割技术对特别的材料的加工以及精密仪器的制造起着关键作用。
20世纪80年代，高压水射流切割技术开始被引入临床医学，用于术中人体组织的切割。相较电刀切除和激光剜除的术式，水刀切割过程中产生的热量将被高速射流带走，以此来实现无热切割，不损伤切割部位的周围神经和组织，成为肝胆外科、神经外科和胃肠外科等科室的高端手术器械。
水流控制和手术视野是医用水刀面临的关键难题。如果在水刀切割手术中应用机器人技术，就能一次性解决这两个问题。水刀手术机器人的技术核心是将生理盐水加速超过音速，使得水射流具备特殊的对软组织的切除效应。据悉，北京智愈医疗科技有限公司历经四年研发的metaFlow®高能水射流自主执行手术机器人（以下简称“水刀手术机器人”），弥补了我国在适用于软组织的医用水刀领域的空白，于2023年12月获准进入创新医疗器械特别审查程序。这款机器人针对泌尿外科中重度良性前列腺增生（BPH），在机器人工程和医学临床术式上实现创新突破。
BPH是泌尿科最大的病种之一，症状随患者年龄增长呈加重趋势。随着我们国家人口老龄化日益加剧，BPH患者正逐年攀升，我国对水刀术式的需求愈发迫切。传统BPH治疗方案存在热损伤、手术时间长、恢复周期长，以及医生学习曲线长等痛点。水刀手术机器人凭借实时、无热、精准、自动化的优势，能够精确地绘制并切除靶区，将以往需要1小时的手术缩短至10分钟以内，同时最大限度地保护患者的性功能和尿控功能。
第一，引入超声影像来规划、引导切除增生组织，是水刀手术机器人在BPH治疗领域的首创。传统术式要求医生在膀胱镜的图像下，靠以往手术经验来判断切除靶区，稍有不慎，就可能伤及健康组织。而水刀手术机器人具备自动数据采集和智能影像规划功能。自动数据采集装置搭载超声探头，自动在直肠内扫描记录患者影像。智能影像规划可以使切除范围避开膀胱颈、精阜、尿道外括约肌等关键部位，通过运算，辅助医生完成手术整体规划。
第二，机器人自主导航执行手术，让传统需要手持治疗设备的BPH手术更稳定。由超声影像引导的水刀手术机器人，会根据医生前期手术规划，在影像的自动导航下，控制水刀精准切除。这一过程大幅度降低对医生施术经验的要求，医生只需学习怎么样通过影像规划手术靶区，并在术中点击鼠标和踩下执行踏板即可。
第三，水射流精准控制，即根据术者规划的切除范围和深度，智能调节水射流能量，使水刀可以精准适形地切除增生的前列腺组织。高压水在前列腺包膜和腺体间注入，能达到精准完整的层面剥离，不会造成前列腺包膜穿孔；水刀在分离过程中，不会切断前列腺主支血管，术者可以对其电凝后切断，精准止血；水刀是无热损伤的能量器械，能避免所有热损伤带来的并发症。
第四，水刀手术机器人的运动控制算法，对于实现精准控制、确保各个部件和运动轴的同步运作，以及精确执行医生制定的规划有重要意义。水刀手术机器人应用了智能化的控制技术，应用智愈医疗自研的机器人控制部件，将多个控制单元集成于一体，最大限度上发挥水刀免于热损伤、选择性切除的优势，带来一种标准化、自动化的术式，解决现有的BPH手术临床痛点。
水刀手术机器人应用于泌尿科经尿道的手术中，整个手术环境会充盈液体，高压水射流的水压极高、水流速度极快，导致液体环境的局部压力降低到蒸汽压力以下而形成空化效应，这使得治疗BPH的无热水刀具有更加好的选择性切除能力和可控性。同时，配合影像和机器人技术，水刀手术机器人更精准可控，且具备完全自主知识产权，成为泌尿科BPH治疗的有力工具。
对于水刀手术机器人的水刀增压系统和射流部件，包括刀头、耗材等，智愈医疗均试制、验证了成百上千次，做了海量的仿真计算。机器人平台的多组件实时协同控制，高速水射流等技术，需要攻克工作精准性、可靠性、常规使用的寿命等技术难关。
截至2024年5月底，北京医院泌尿外科教授团队已使用智愈医疗研发的水刀手术机器人成功完成十例微创前列腺增生手术，初步证实水刀手术机器人确为BPH治疗的先进术式。
据悉，在泌尿外科深耕细作的同时，智愈医疗还计划将水刀手术机器人技术逐步应用至其他科室，以推动国内多种疾病治疗的创新突破。