新叶社
骨创伤与骨科疾病是人体致残的重要因素，实施外科手术是其主要治疗手段。据统计,全国每年髋关节置换手术约40-50万台，膝关节置换手术约30-40万台，脊柱手术约多万台，创伤手术约多万台，临床手术量大。由于人体骨骼形态各异、并毗邻血管神经，因此，保证骨科手术的精确性和稳定性具有重要的临床意义。相较于传统骨科手术创面大、并发症发生率高，骨科手术机器人不仅有效地提升了骨科手术的治疗效果，降低了骨科手术的预后风险，更引领骨科手术迈入了智能精准治疗的新时代。
一、骨科手术机器人的前世今生
骨科手术机器人最早起源于20世纪90年代初，当时主要应用于髋关节和膝关节的置换手术以及脊柱外科手术中。美国IntegratedSurgicalSystems公司联合JohnsHopkins大学于年推出了世界第一台主动操作型骨科手术机器人产品RoboDoc，并提供了独具优势的术前规划软件OrthoDoc，主要用于关节置换术中辅助骨骼和假体的成形、定位和植入，其手术效果达到了传统骨外科手术的水平，RoboDoc手术机器人的出现标志着医用机器人已成功应用于骨科临床治疗。
图1美国ISS公司于年推出了世界第一台主动操作型骨科手术机器人产品RoboDoc
随后，Acrobot、Caspar等骨科手术机器人相继投入临床使用，但大部分机器人主要用于膝（髋）关节置换术。随着研究的深入，出现了更为专业的骨科手术机器人，如美国卡内基梅隆大学开发的MBARS系统和CRIGOS系统、以色列Technion公司开发的MARS系统、韩国Hanyang大学开发的脊柱辅助手术系统SPINEBOT、以色列Mazor公司开发的Renaissance系统，以及法国MedTechSA研发的BRIGHT系统等专用骨科手术机器人及其手术导航系统在临床上实现了更大的适用范围，可用于胸、腰、骶椎手术，在骨外科手术的路径规划模拟、目标靶点定位、手术微创化、远程手术、新型诊疗解决方案等方面展现出广阔的应用前景。
图2医生使用MazorRenaissance系统为手术做准备。
二、现阶段全球发展成果
目前国际上研发骨科手术机器人的公司有很多，代表性的产品有7款，其中5款已取得FDA认证，包括Robodoc机器人系统、Acrobot机器人系统、Mako公司的RIO机器人系统、Mazor公司的SpineAssist机器人系统以及ZimmerBiomet公司的ROSASpine系统；另外2款产品为ThinkSurgical公司的TSolutionOne平台和BlueBelt开发的Navio手术系统。目前，全球骨科手术机器人正向着更加智能化、自动化、精准化、微创化的方向快速发展，在骨科临床治疗中的应用范围也更为广泛。
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图3美国MAKO公司推出的RIO交互式骨科手术机器人系统
图4Medtech医疗公司年推出的ROSASpine产品用于脊柱微创手术
三、我国骨科手术机器人发展现状
我国在骨科手术机器人领域的相关研究起步较晚，但随着国家政策红利的叠加释放，国产医疗器械自主创新能力不断提升，骨科手术机器人领域也取得了一定的研究成果。
在脊柱外科手术方面，年，医院联合中国科学院深圳先进技术研究院开发了基于力反馈的主被动一体化脊柱手术机器人RSSS（Roboticspinalsurgerysystem），用于导航辅助下的脊柱钻钉道，该机器人实现了基于力拖拽的被动式控制系统；郑州大学研制了无框架脊柱手术机器人，在椎弓根标准轴位透视引导下准确地置入导针，经椎弓根轴位引导置针，能实时动态监测，确保进针的精度和安全，大幅减少了射线辐射。此外，哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、南开大学、苏州大学、医院等也开展了脊柱微创手术机器人研究，建立了样机系统，正在开展实验研究。
在其它骨外科手术方面，年解放军医学院进行了长骨骨折精准手术机器人系统的研究，与传统徒手定位相比定位机器人系统能显著提高髓内钉锁定孔定位成功率,同时显著降低术中X线辐射剂量,为解决髓内钉锁定孔精确定位这一长久难题提供了可靠方案。哈尔滨工业大学于同年6月自主设计了轻量化人机协同交互式骨科手术机器人，利用人机交互研究中的导纳控制算法、虚拟夹具建模方法完成了针对骨科手术特点的引导、定位和避障的一系列实验，实验结果表明，其建立的基于导纳控制和虚拟夹具的人机协同控制方法具有较好的控制效果。由北京天智航公司研制出的骨科手术机器人“天玑”，是目前国内唯一通过CFDA认证的骨科手术机器人，可应用于脊柱外科和创伤骨科，能有效地实现骨科的精准治疗。
图5骨科手术机器人“天玑”
近年来，骨科手术机器人产业逐步落地，推广向临床。在年前，仅有医院等少数几家大型医学中心在骨科中开展手术机器人系统的使用及研究，且由于相关技术不够成熟，临床使用较少。年以后，骨科手术机器人在全国范围内开始进行普及，相继在四川、上海、河南、河北、山东、医院实现落地，临床治疗效果良好。
总的说来，骨科手术机器人在我国临床上应用尚处于起步阶段，临床治疗样本量相对较少，但随着国内科技创新环境不断优化，企业的自主创新能力不断增强，拥有完全自主知识产权的国产骨科机器人也将逐步推广向临床，惠及更多患者。
文章：李萍萍、杨阳
编辑：桑晓冬
审核：耿红冉
美编：高则明
中国生物技术发展中心
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