郑长万 陈义国 匡绍龙** 胡颖 张立海 胡磊

    (1.苏州大学机电工程学院，江苏苏州 215131；2.中国科学院深圳先进技术研究院，广东深圳 518055；3.中国人民解放军总医院创伤骨科，北京 100088；4.北京航空航天大学机械工程及其自动化学院，北京 100083)

    近年来，随着机器人技术的迅速发展，手术机器人在临床上的应用和优势逐渐凸显，骨科手术机器人作为手术机器人的一种，在精确性和可重复性上具有巨大的优势[1]-[3]。1986年，一款专用于骨科手术的机器人RoboDoc诞生，并且在1991年完成全球第一例机器人全髋关节置换术的临床试验[4]。随后，全球多个国家相继开展骨科手术机器人的研发和应用探索。经过30多年的探索和实践，美国的TCAT(原ROBODOC)、Sculptor RGA(原ACROBOT)、Mako RIO、Mazor Renaissance(原SpineAssist)、PiGalileo、OMNIBotics(原Praxim iBlock)、ROSA、Navio PFS 等骨科手术机器人已获得美国食品药品监督管理局授权许可进入商业领域[5]。随着骨科手术机器人的应用与发展，产生了几种典型骨科手术机器人及其技术的应用范式。

    本文介绍了几类典型骨科机器人的发展状况，并从人机协作角度对当前研发和商业化的骨科手术机器人及其技术模式进行梳理和归纳，以探究适合临床的骨科手术机器人系统，为骨科手术机器人的研究和推广提供借鉴。

    1 典型骨科手术机器人的发展现状

    骨科手术机器人按手术类型分为脊柱外科、关节骨科和创伤骨科手术机器人。

    1.1 脊柱外科手术机器人

    传统脊柱手术中存在患者个体差异、医师视野受限等原因，导致手术创伤较大、并发症较多，且比较依赖医师的经验，脊柱外科手术机器人将先进机器人技术和医疗技术相结合，可以实现精准、微创的脊柱外科手术，提高手术安全性，同时也缩短了医师的手术学习时间，提高了手术效率。

    Spine Assist/Renaissance 脊柱外科手术机器人(Mazor 公司，以色列，图1A)采用6 自由度Stewart 并联构型，重量仅为250 g，在手术过程中可以直接放在脊柱上，实现快速安装[6]。脊柱外科手术机器人MXSE(美敦力公司，美国)将Stealth 平台、Mazor 机器人技术和智能算法相结合(图1B)，该系统可以为医师提供包括术前规划和手术路径的引导和实时可视化信息支持，满足高精度和微创的手术要求[7] ......