骨科手術機器人是手術機器人的一種，主要用于輔助骨科手術，其核心功能包括定制三維術前方案、提高手術部位圖像清晰度、減少震顫和提高手術精度、減少對健康骨骼和組織的損傷、減少失血、保護神經(jīng)、縮短住院時間和加快康復。

骨科手術機器人的組成結構大致上可分為控制系統(tǒng)、定位導航裝置、機械臂裝置以及配套的工具集，下面逐一介紹。

(1)控制系統(tǒng)

這是機器人的核心系統(tǒng)，除了各部件的集成之外，圖像處理軟件模塊、手術規(guī)劃軟件模塊、機械臂控制模塊所牽涉到的算法是各個機器人公司獨立研發(fā)的核心秘密。圖像處理的準確性以及手術規(guī)劃的合理性，人機交互的高效性都能增加術者對于機器人的接受度，控制模塊的算法和醫(yī)生操作手感密切相關。這是一個難以量化評價的系統(tǒng)，只能通過臨床應用來驗證。

(2)定位導航系統(tǒng)。

該系統(tǒng)根據(jù)術前導入的影像形成三維模型，把三維模型與患者的實際體位、空間中手術器械的實時位置統(tǒng)一在一個坐標系下，利用三維定位系統(tǒng)，對手術器械在空間中的位置實時采集并顯示，醫(yī)生通過觀察三維模型中手術器械與病變部位的相對位置關系，對病人進行導航手術治療。主要包括成像模塊、追蹤模塊和顯示模塊。精度是導航設備的關鍵性指標，關鍵技術點有立體定位系統(tǒng)、空間配準技術、多模影像融合。其中空間配準技術和多模影像融合都是通過軟件算法實現(xiàn)，而在立體定位系統(tǒng)方面，目前用于手術導航的主要是光學定位，也有部分器械在研究磁導航技術，而機械臂往往采用機械定位。

(3)機械臂裝置。

目前應用在醫(yī)療機器人上的機械臂主要分為絲傳動和齒輪機傳動兩種，絲傳動機械臂的優(yōu)點是體積小，能實現(xiàn)一定程度力學反驅(qū)，機械臂操作的僵硬感比較少，缺點就是鋼纜驅(qū)動的易疲勞性，會影響精確度，需要定期更換。另一種是齒輪電機傳動系統(tǒng)，優(yōu)點是能長期保持精度，缺點是體積較且操作手感僵硬。

(4)工具集

配件包括無菌罩、固定器、靶標套件和顯示器等，分別用于制造無菌區(qū)、穩(wěn)定骨、追蹤解剖標志及監(jiān)控移動。

綜上所述，骨科手術機器人的產(chǎn)品研發(fā)，一方面需要進行適合于臨床術式和應用習慣的軟件系統(tǒng)，另一方面，也需要在機械臂、光學跟蹤系統(tǒng)等硬件方面打破技術壁壘，實現(xiàn)核心技術自主化，才能獲得更強的產(chǎn)品競爭力和更多的市場青睞。以普愛醫(yī)療的發(fā)展來看其技術迭代。公司成立于2003年，立足于醫(yī)學X光機的研發(fā)與生產(chǎn)，逐步發(fā)展成為普放類醫(yī)學影像設備一站式供應商。憑借20年醫(yī)學影像領域的技術深耕，普愛醫(yī)療自主研發(fā)的PL300骨科手術機器人在2022年獲批上市，該設備集合了術中一體化掃描自適應配準算法、機器人末端多維力學控制技術等多項核心技術。