機器人輔助技術(shù)在骨傷科的應用及展望

摘 要 機器人輔助技術(shù)在外科領(lǐng)域已獲得廣泛應用，在骨傷科的應用及發(fā)展卻較緩慢，這是由骨創(chuàng)傷的臨床特點決定的。本綜述主要對骨科手術(shù)機器人及康復機器人的研究進展和臨床現(xiàn)狀進行總結(jié)，提出現(xiàn)今機器人系統(tǒng)在骨傷科的優(yōu)勢和不足，并對其未來的發(fā)展做出展望。

關(guān)鍵詞 骨傷科；康復治療；機器人輔助手術(shù)

中圖分類號 R608 文獻標識碼 A 文章編號 2096-7721（2024）05-0757-08

Application and prospect of robot-assisted technology in orthopedics and traumatology

MA Peng1， WEI Zheng2， CUI Kongjiao3

（1.Department of Stomatology; 2.Department of Rehabilitation; 3.Department of Orthopedics， Civil Aviation Shanghai Hospital， Ruijin Hospital， Shanghai Jiao Tong University， Shanghai 200010， China）

Abstract Robot-assisted technology has been widely used in surgery， but its application and development in orthopedics and traumatology is slow. This is determined by the clinical features of bone trauma. In this paper， the advantages and disadvantages of current orthopedic robots are put forward by collecting information on the research process and application status of orthopedic surgical robots and rehabilitation robots， and the future development is prospected.

Key words Orthopedics and Traumatology; Rehabilitation; Robot-assisted Surgery

機器人輔助手術(shù)在外科領(lǐng)域的應用由來已久。自1985年 PUMA 200 作為第1個參與臨床，并應用于神經(jīng)外科活檢手術(shù)機器人以來，機器人手術(shù)系統(tǒng)經(jīng)過約40年的發(fā)展已更新至第4代[1]。現(xiàn)今應用最廣泛的手術(shù)機器人是達芬奇手術(shù)機器人（如圖1A）[2]，其已廣泛應用于胸外科﹑神經(jīng)外科﹑婦產(chǎn)科及骨科等外科手術(shù)[3]。在各門類手術(shù)機器人中，骨科手術(shù)機器人近些年也獲得了迅猛的發(fā)展，如美國 Mako 公司生產(chǎn)的RIO手術(shù)機器人（如圖1B）﹑上海微創(chuàng)醫(yī)療機器人（集團）股份有限公司研發(fā)的鴻鵠?骨科手術(shù)機器人（如圖1C）、美國 Mazor Robotics 公司推出的 Mazor X

手術(shù)機器人（如圖1D）﹑北京天智航醫(yī)療科技股份有限公司研發(fā)的天璣?Ⅱ骨科手術(shù)機器人（如圖1E）等[4]。然而作為骨科重要分支的骨傷科應用機器人的場景較少，相關(guān)綜合報道亦少有見刊。本研究就機器人在骨傷科領(lǐng)域相關(guān)手術(shù)和康復的研究過程和使用現(xiàn)狀進行總結(jié)分析，并對未來發(fā)展方向做出展望，以期對骨傷科及手術(shù)機器人專業(yè)研究學者能夠提供借鑒和幫助。

1 骨傷科手術(shù)機器人研究應用的發(fā)展歷程

骨科機器人按照應用場景可細分為脊柱手術(shù)機器人﹑關(guān)節(jié)手術(shù)機器人和創(chuàng)傷骨科手術(shù)機器人[5]。1992年第1臺關(guān)節(jié)手術(shù)機器人 ROBODOC（Curexo Technology，F(xiàn)remont，美國）輔助臨床醫(yī)生完成了全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)[6]。2004年以色列Mazor Robotics公司的第1代脊柱手術(shù)機器人Spineassist獲得FDA認證[7]。雖然最初骨科手術(shù)機器人因不夠成熟導致過各種差錯和事故[8]，但隨著手術(shù)機器人技術(shù)、信息科學和 AI 技術(shù)的不斷發(fā)展，脊柱外科領(lǐng)域和關(guān)節(jié)外科領(lǐng)域的手術(shù)機器人已取得長足的進步，臨床上也獲得了廣泛使用。然而手術(shù)機器人在骨傷科領(lǐng)域的發(fā)展相對較慢，這與其臨床特點有很大關(guān)系：①骨折的部位和形態(tài)各不相同，圖像的自動分割識別比較困難；②骨折導致的缺損大小各不相同，成品模擬贗復體的規(guī)格也不同，需要大量的數(shù)據(jù)支持；

③骨損傷常伴隨肌肉的損傷和變形，難以復位到初始狀態(tài)，需要更多的人工參與分割設(shè)計確定閾值邊界；④由于肌肉和骨骼的損傷，很難獲得完全穩(wěn)定的固位。盡管面臨諸多困難，多學科學者們從21世紀初已經(jīng)開始了關(guān)于骨傷科手術(shù)機器人的實驗設(shè)計工作。骨傷科手術(shù)機器人按用途可分為具有導航定位功能的復位機器人和固定手術(shù)機器人。

1.1 骨傷科手術(shù)復位機器人

1.1.1 傳統(tǒng)手法復位 復位是骨傷科手術(shù)的先決步驟，良好的復位是恢復解剖關(guān)系和功能的前提，也決定手術(shù)的預后。傳統(tǒng)骨傷科治療以人工手法復位為主，又稱正骨或整骨。基本手法包括拔伸、旋轉(zhuǎn)、端提、擠按、縱壓、折頂、分骨等。傳統(tǒng)復位方法通過非侵入性手法分離骨折斷端，解除畸形，呈適當角度移動整復，從而恢復其解剖形態(tài)。因具有創(chuàng)傷小﹑療程短﹑

恢復快﹑費用低等優(yōu)點，手法復位在臨床上長期占據(jù)主導地位。但手法復位也有其明顯缺陷：①對施治醫(yī)師要求較高，普通醫(yī)生需要較長的學習曲線才能掌握；②非直視操作可能導致二次意外損傷；③很多復位結(jié)果為功能性復位而非解剖復位；④對醫(yī)師身體素質(zhì)要求較高，一些復位患者甚至需要多名醫(yī)師配合完成。

伴隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，為了彌補手法復位的不足，模仿拔伸手法的牽引復位器械應運而生，并逐漸發(fā)展成為骨損傷復位機器人。各種損傷的復雜性決定了復位機器人的研制難度。復位機器人按結(jié)構(gòu)分類分為串聯(lián)復位機器人﹑并聯(lián)復位機器人和聯(lián)合復位機器人。

1.1.2 串聯(lián)復位機器人 串聯(lián)復位機器人是由工業(yè)機器人改進而來，主要使用工業(yè)機械臂﹑不進行復位操作的單側(cè)固定器或者針對負載類型進行特殊設(shè)計的構(gòu)型進行固位。1985年P(guān)UMA 560

作為首個固位機器人被用來固定患者的頭部，輔助醫(yī)生完成神經(jīng)外科手術(shù)[9]。盡管PUMA系列后來因為安全原因被棄用，但其開拓性意義不容忽視。1995年Hewit J R等人[10]研發(fā)了用于髓內(nèi)釘鉆孔和定位的遙控操作的機器人系統(tǒng)，機械臂有5自由度。2004年Füchtmeier B等人[11]

研制了一套根據(jù)Staubli RX 130工業(yè)機器人改進的復位機器人RepoRobo，可以6自由度的操作對患者的斷端進行牽引和復位。Warisawa S等人[12]研制了用于股骨骨折的復位機器人FRAC-Robo。

該機器人系統(tǒng)集成了術(shù)前CT的3D重建、術(shù)中導航跟蹤和機器人輔助骨折復位功能，能夠在患肢遠端（足部）提供6自由度的移動和旋轉(zhuǎn)操作，幫助醫(yī)生完成股骨的牽引復位。但是該系統(tǒng)僅依靠在患肢遠端施加作用力來完成股骨和股骨頸的牽引復位，是一種間接的復位操作，實際臨床效果不太理想。2006年Koo T K K

等人[13]設(shè)計了一種單側(cè)外固定器具有7自由度的機器人，但其存在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)精度不準確的問題。在其進一步的研究中對軟件進行了升級改進，提高了量化精度，平均平移誤差和平均旋轉(zhuǎn)誤差為1.73 mm和2.57°。串聯(lián)形式構(gòu)建的復位機器人工作空間較大，同時機械臂也較為靈活，然而這會占據(jù)較大的空間，同時容易發(fā)生危險，造成嚴重的醫(yī)源性損傷。針對串聯(lián)復位機器人的研究主要在機器人輔助治療的早期，因其結(jié)構(gòu)系統(tǒng)比較簡單，輔助復位精度較低，實際應用價值較低，2012年之后針對串聯(lián)復位機器人研究幾乎停止。

1.1.3 并聯(lián)復位機器人 并聯(lián)復位機器人以Stewart模型及其分支模型為基礎(chǔ)，該模型可實現(xiàn)2個平面6自由度的精準運動控制。早期的并聯(lián)復位機器人集中于骨折斷端的外固定支架設(shè)計，其中最著名的是Ilizarov空間支架和Taylor空間支架[14]。后續(xù)的衍生外固定器有TL-HEX﹑Ortho-SUV等[15]。美國羅文大學的 Abedinnasab M

等人[16]提出了基于3支路6自由度并聯(lián)結(jié)構(gòu)的復位機器人，術(shù)中采用穿戴方式實施手術(shù)。支路數(shù)量的減少可減輕復位機器人的重量，也可減少術(shù)中對X線檢查的遮擋。該團隊后續(xù)研究改進了復位機器人支鏈的布置方式，增大了工作空間，優(yōu)化了負載能力。復位機器人設(shè)計最大扭矩為145.85 Nm，設(shè)計最大負載為4559 N。該樣機已經(jīng)完成尸體試驗，但是并未給出尸體試驗的復位精度結(jié)果。Graham A E等人[17]研制出一款6自由度并聯(lián)復位機器人，但因其與患者骨骼之間無法獲得固定連接，所以無法進入臨床實踐。

幾乎在同一時期國內(nèi)許多團隊也開始了并聯(lián)復位機器人的研究。唐佩福等人[18]在3D建模中增加了定位珠做參考，并以對側(cè)為參考進行復位，在動物股骨干上進行了骨折復位實驗，最終復位結(jié)果證明可以滿足臨床應用要求。2002年

哈爾濱工業(yè)大學技術(shù)團隊研制出一種基于Stewart平臺的正骨機器人，將3D建模和醫(yī)學導航影像學結(jié)合在一起，實時指導骨折復位操作，這為骨傷科的手術(shù)治療提供了很大幫助。基于動物模型的后期實驗也驗證了其實用性[19]。解放軍總醫(yī)院和北京航空航天大學團隊聯(lián)合研制出了基于Stewart-Gought構(gòu)型的新型骨傷科并聯(lián)復位機器人[20]，該方案為混聯(lián)形式，前端為 Stewart構(gòu)型的6自由度并聯(lián)復位機器人實施復位操作，后端布置有調(diào)節(jié)復位機器人位置的移動控制平臺，方便復位機器人進行布置。另外該復位機器人還建立了即時檢測反饋機制，保證手術(shù)過程的流暢性。后期的動物實驗結(jié)果顯示，該復位機器人可以達到較高的復位精度。積水潭醫(yī)院團隊將牽引床結(jié)合到Stewart構(gòu)型中研制出了一種新型骨傷科復位機器人，該復位機器人由2個圓環(huán)平臺和1張牽引床組成，其中圓環(huán)平臺與感受器連接，用映射的方法控制機械臂。并聯(lián)復位機器人通過影像學工具進行實時導航，以患者對側(cè)股骨作為手術(shù)復位的參考標，通過平臺運動來實現(xiàn)斷骨的復位。經(jīng)尸體試驗證明效果良

好[21]。2022年Terence等人提出了3-RPSP構(gòu)型，該構(gòu)型為只有3條支鏈的三腳架構(gòu)型，避免了并聯(lián)復位機器人各個支鏈之間的干涉碰撞，擁有了更大的工作空間。

并聯(lián)復位機器人的運動范圍受到結(jié)構(gòu)限制，因此需要詳細的結(jié)構(gòu)化設(shè)計和臨床配置。環(huán)形固定器這種外部固定框架的結(jié)構(gòu)模式大大降低了制造成本，而且易于操作。但是臨床上骨傷科的復位手術(shù)操作非常復雜，單純連接外固定架就可能會造成額外的損傷。后期隨著技術(shù)的發(fā)展，很多應用于臨床的并聯(lián)外固定框架也引入了自動化技術(shù)，研發(fā)出了很多可穿戴形式的復位機器人，但因其較小的尺寸以及重量限制了可穿戴形式的復位機器人的負載以及相關(guān)運動能力，因此相關(guān)研究進展相對緩慢。

1.1.4 聯(lián)合復位機器人 聯(lián)合復位機器人融合了串聯(lián)復位機器人和并聯(lián)復位機器人各自的優(yōu)勢。聯(lián)合復位機器人的串聯(lián)部分主要用來提供大范圍移動，并聯(lián)部分作為機械手進行精準復位。聯(lián)合復位機器人的串聯(lián)部分承載能力較弱，而并聯(lián)部分工作空間較小。2009年香港大學研究團隊研制出的聯(lián)合復位機器人有6自由度，主機由牽引端和斷端復位端組成，其特點是可允許骨折端一定程度的旋轉(zhuǎn)和移動。牽引端的主要功能是用于對抗骨折復位過程中肌肉的收縮，骨折復位工作由斷端復位端完成。其固位方式具有康復機器人的特點，骨折近端固定，遠端連接復位機構(gòu)，牽引機與患者腳部相連接，共同完成牽引骨折復位工作[22]。2016年Dagnino G

等人[23]研制開發(fā)了基于Stewart模型的聯(lián)合復位機器人，并在尸體試驗和動物骨折復位實驗中取得了良好的效果。該聯(lián)合復位機器人大大減少了對軟組織的損傷，但因其負載過小無法進入臨床實踐。2021年北京羅森博特科技公司[24]生產(chǎn)了第1個智能化聯(lián)合復位機器人，臨床實踐中盆骨閉合復位率和預后效果皆高于傳統(tǒng)的人工手術(shù)操作。伴隨著骨傷科手術(shù)機器人的研究轉(zhuǎn)向更多細化分型的骨折復位問題，串、并聯(lián)聯(lián)合結(jié)構(gòu)因其優(yōu)越性逐漸成為該領(lǐng)域研究的主流。

1.2 骨傷科手術(shù)固定機器人 在患者獲得良好復位的前提下，精確的定位和置入固位釘是手術(shù)機器人比較擅長的工作，在這方面固位手術(shù)機器人和其他骨科手術(shù)機器人幾乎是可以通用的。2010年Oszwald M等人[25]報道了機器人輔助股骨髓內(nèi)釘固位的研究。2018年北京積水潭醫(yī)院的研究團隊[26]開發(fā)了一套骨科手術(shù)機器人系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要負責在骨科手術(shù)過程中進行椎弓根釘植入通道規(guī)劃，并由機械臂輔助外科醫(yī)生進行定位，該系統(tǒng)還集成了光學跟蹤系統(tǒng)可以檢測機械臂及人體的運動變化，利用雙平面定位技術(shù)實現(xiàn)螺釘置入的路徑規(guī)劃。現(xiàn)今國內(nèi)應用最廣泛的是由北航團隊和北京天智航醫(yī)療科技股份有限公司生產(chǎn)研發(fā)的天璣?骨科手術(shù)機器人（TiRobot Recon），該手術(shù)機器人是國內(nèi)第一個通過CFDA認證并獲得醫(yī)療器械產(chǎn)品注冊證的骨科手術(shù)機器人。該機器人系統(tǒng)能夠輔助開展脊柱外科和創(chuàng)傷骨科手術(shù)，由光學跟蹤系統(tǒng)、操作平臺、機械臂3部分構(gòu)成。光學跟蹤系統(tǒng)負責實時采集患者手術(shù)部位的影像并進行空間位置信息處理，操作平臺幫助執(zhí)行手術(shù)的醫(yī)生利用獲得的影像信息規(guī)劃手術(shù)路徑，機械臂可按照術(shù)前或術(shù)中規(guī)劃的位置進行精確的空間定位，執(zhí)行手術(shù)器械或植入物（如空心螺釘、髓內(nèi)釘?shù)龋┲萌隱27]。該手術(shù)機器人系統(tǒng)已廣泛應用于臨床，與傳統(tǒng)手術(shù)相比手術(shù)時間、切口及出血量大為減少，但高昂的造價成為其大規(guī)模推廣的限制因素[28]。

雖然骨傷科手術(shù)機器人的研究近年來已取得較大的成就，并已逐步應用于臨床，但仍然有很多因素掣肘其發(fā)展：①生物力學數(shù)據(jù)不夠豐富，現(xiàn)代生活的復雜性使傳統(tǒng)的解剖學和病理學數(shù)據(jù)只能滿足普通的骨傷科治療，對于復雜病例和后續(xù)的AI深度學習是遠遠不夠的；

②價格高昂；③機器人輔助復位效果有待改善，骨傷科臨床表現(xiàn)具有復雜性，很多完整的復位，尤其對于長骨骨干的復位，機器人輔助效果欠佳；④體積龐大，調(diào)試和安裝復雜且需要通過一定的學習曲線才能熟練掌握；⑤反饋系統(tǒng)有待改善。

2 骨傷科康復機器人的研究應用

2.1 傳統(tǒng)骨傷科康復治療 傳統(tǒng)的骨傷科康復治療遵循四大原則：筋骨并重、動靜相合、內(nèi)外共治、醫(yī)患配合。主要治療方法有沿循經(jīng)絡(luò)穴位的手法推拿按摩﹑藥物內(nèi)服外用及熏洗﹑針刺治療等。以松解組織粘連、緩解肌肉痙攣、促進局部血液循環(huán)、調(diào)節(jié)活動能力、減輕疼痛等為主要作用。傳統(tǒng)康復治療具有簡單價廉﹑內(nèi)外兼治的特點，但也有不足之處：①多以患者被動接受治療為主，患者對治療效果沒有明確預期；②對治療醫(yī)生的要求較高，很多按摩手法難以推廣；③治療方法缺乏統(tǒng)一的標準化理論指導；④對于患者的早期康復運動和心理健康指導比較模糊。

術(shù)后早期的康復運動是加快患者功能恢復的關(guān)鍵因素。患者對于安全有效康復量的掌握比醫(yī)生更為明確。讓患者主動開始早期功能運動，并對運動有具體的“量化控制”，不但可以促進其恢復，還可以增加其治療信心和積極性。基于此類考慮，康復運動輔助設(shè)備——康復機器人應運而生。

骨傷科康復機器人的研究要早于骨傷科手術(shù)機器人，因其結(jié)構(gòu)相對簡單，應用更加廣泛[29]。

康復機器人的使用范圍包括各種康復訓練和治療，如物理治療﹑運動訓練﹑語言康復﹑神經(jīng)康復等。近年來，康復機器人在骨傷科的應用逐年增加，幫助患者進行神經(jīng)和肌肉的訓練恢復，減少患者的疲勞度，并提高患者康復的效率[30]。第1臺外骨骼康復機器人于20世紀70年代被應用于腦損傷患者，它幫助患者帶動踝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)的運動[31]。此后各類康復機器人層出不窮，應用也愈發(fā)廣泛。康復機器人分為末端牽引式康復機器人﹑可穿戴式康復機器人和外骨骼式康復機器人。

2.2 末端牽引式康復機器人 末端牽引式康復機器人研發(fā)時間比較早，使用也比較簡單。將肢體遠端固定，便可通過牽引引導肢體進行康復運動。不過因為無法控制肢體的近端關(guān)節(jié)，在訓練過程中可能會部分引起肌肉和關(guān)節(jié)運動受限甚至損傷，這也進而限制了適用范圍。目前臨床應用最廣泛的末端牽引上肢康復機器人為 Inmotion系列（如圖2A），開發(fā)者為美國麻省理工學院研究團隊。該機器人具有3自由度，可以全方位訓練上肢，還包括肩、肘和腕關(guān)節(jié)的康復運動。該系統(tǒng)還帶有人機互動反饋功能，計算機屏幕上預先設(shè)定好的游戲或獎勵程序可以匹配患者運動，提供實時反饋，可以極大地增加患者的運動興趣[32]，進而促進上肢運動功能恢復。Amadeo系列（如圖2B）末端牽引機器人是手功能輔助康復設(shè)備的代表，在輔助臨床腦卒中患者的手功能康復方面有較好作用[33]。瑞士Reha 公司推出的G-EO康復機器人系統(tǒng)（如圖2C）是骨傷科下肢康復輔助設(shè)備的代表，主要包括1個支撐系統(tǒng)和2個具有遙感反饋功能的踏板，具備原地走、平地走、后退及上下樓等多種下肢運動訓練模式。有研究證明患者在實行G-EO系統(tǒng)輔助下肢康復運動訓練后，整體運動能力、平衡協(xié)調(diào)能力、肌肉力量等方面獲得了顯著的提升[34]。

2.3 外骨骼式康復機器人 由蘇黎世聯(lián)邦理工大學和Balgrist醫(yī)院基于ARMin技術(shù)聯(lián)合開發(fā)的上肢外骨骼康復機器人Armeo Power（如圖2D）是第1個商業(yè)化的上肢外骨骼康復機器人。具有7個驅(qū)動軸，可以使上肢做大范圍的立體運動，包括肩關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)各個方向的運動，以及肘部和腕部的旋轉(zhuǎn)。雖然其面對的是早期康復患者，但有研究證明可以顯著提高中度至重度卒中患者上肢的運動康復[35]。

瑞士Hocoma公司在擁有Armeo Power品牌的同時，也幾乎靠Lokmat（如圖2E）占領(lǐng)了大部分下肢外骨骼康復機器人的市場。和Armeo Power出自同一研發(fā)團隊的Lokmat主要包括跑步機、動態(tài)支持系統(tǒng)、步態(tài)矯形器及光學反饋系統(tǒng)，臨床上常用于下肢運動障礙的步行康復訓練和骨損傷早期的康復訓練。該康復機器人有2個動力裝置，可帶動患者髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)運動完成步態(tài)康復訓練，兩個驅(qū)動臂擁有4自由度，并通過被動推動器輔助患者額關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)運動。雖然Lokmat可明顯提高患者肌功能恢復，但對下肢運動功能的恢復作用尚存爭議[36]。

2.4 可穿戴式康復機器人 Myomo是美國的一家新興的可穿戴醫(yī)療機器人公司，基于麻省理工學院﹑哈佛醫(yī)學院和公司開發(fā)的專利技術(shù)推出了Myopro，也是唯一獲得美國聯(lián)邦醫(yī)療保險的機器人康復治療產(chǎn)品。其最新推出的Motion-G（如圖2F）是一種個性化定制可穿戴外骨骼康復設(shè)備，也是現(xiàn)今國際上的主流產(chǎn)品。其擁有的4個非侵入性EMG信號傳感器安裝在支架上，可及時捕捉到患者運動過程中肱骨肌群及前臂屈伸肌群的肌電信號，并自動通過外骨骼驅(qū)動設(shè)備推動患者肘和掌腕運動。有研究表明Motion-G可促進患者手的靈活度和功能運動的提升[37]。

2015年美國Esko Bionics公司推出GT康復套裝Esko GT（如圖2G），用以幫助卒中﹑脊髓損傷等患者重新行走，是第1款FDA 批準的用于中風康復的可穿戴下肢外骨骼設(shè)備。雖然有臨床試驗證明其可很好地增強皮質(zhì)脊髓興奮度、促進感覺運動的整合增強并提高大腦神經(jīng)的連接傳導，但因樣本量太小，還有待進一步觀察[38]。

2.5 基于傳統(tǒng)醫(yī)學理論的康復機器人研究進展

在現(xiàn)今骨傷科康復臨床治療中，手法推拿按摩與針灸治療仍占據(jù)主要地位。中西醫(yī)結(jié)合康復治療已被證明效果好于單純的西醫(yī)治療。在國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《“十四五”中醫(yī)藥發(fā)展規(guī)劃》中著重提出“鼓勵圍繞中醫(yī)養(yǎng)生保健﹑診療與康復，研制便于操作及自我保健﹑功能康復等器械”作為主要任務(wù)。在外科機器人大規(guī)模進入市場的今天，限于柔順控制轉(zhuǎn)換的困難，推拿及針灸機器人仍處于實驗研究階段。2022年

奧佳華智能科技立項“基于中醫(yī)穴位理論的智能推拿機器人”成為行業(yè)第1個中醫(yī)推拿醫(yī)療器械科技計劃項目[39]。張競心等人[40]研發(fā)的數(shù)字經(jīng)絡(luò)智能針灸機器人首創(chuàng)了自動定穴功能。徐天成等人[41]研發(fā)的智能針灸機器人系統(tǒng)兼有智能穴位配伍功能，突破了針灸機器人的研發(fā)難點。盡管各方面的進步很明顯，傳統(tǒng)醫(yī)學康復機器人轉(zhuǎn)化的難點仍在于手感的轉(zhuǎn)化，即傳感器的快速識別傳導和軟體機器人技術(shù)的應用，這需要材料學﹑信息技術(shù)及智能化技術(shù)的融合發(fā)展才能跨越。總體而言，傳統(tǒng)醫(yī)學康復機器人潛力更大，研發(fā)難度也更大。

3 展望

隨著人類文明的不斷推進，自然情況的骨損傷已大為減少，但隨著工業(yè)化生產(chǎn)和交通行業(yè)快速發(fā)展不可避免地會增加骨損傷的概率。傳統(tǒng)的手工整復精度亟待加強，在此背景下骨傷科對于醫(yī)用輔助機器人的需求也越來越大，現(xiàn)有的骨傷科手術(shù)機器人需要進一步升級。骨傷科手術(shù)機器人和康復機器人作為序列使用的醫(yī)療器械，其使用特點和發(fā)展過程截然不同。對骨傷科手術(shù)機器人未來有以下幾點展望[42]：①功能強化，各下級學科的骨科手術(shù)機器人有待兼容統(tǒng)一，以提高使用率；②降低成本，許多患者難以承受使用機器人輔助手術(shù)的費用；③智能化和全自動化，AI深度學習需要大量的數(shù)據(jù)積累和算法升級，是獲得突破的方向；

④工作端的仿生學改進，骨傷科手術(shù)機器人的研究難點在于充分的復位和觸覺的精細模擬，需要更多的仿生學研究應用；⑤設(shè)備小型化，提高使用便捷性。

對于骨傷科康復機器人，因其獨有的個性化配置，其發(fā)展方向與手術(shù)機器人有所不同[43]：①綜合化，康復患者需要的康復治療常常不止一個方面，多功能﹑多感官﹑多模式的同時刺激會幫助患者更快地康復，其中對于經(jīng)絡(luò)穴位手法按摩的程式化模仿將是極具中國特色的發(fā)展路徑；②多學科協(xié)同，康復機器人更傾向使用仿生學和機械力學的研究成果，這需要多學科研究人員共同研發(fā)；③降低成本，新型康復機器人極大地提高了殘疾患者的生活質(zhì)量，但其個性化制作的高昂成本也限制了更廣泛地推廣和使用；④智能化，除了AI功能的使用，未來腦機鏈接功能的實現(xiàn)也是外骨骼康復機器人獲得突破的可期亮點。

4 總結(jié)

骨傷科機器人作為外科機器人下的二級分支，其研究和應用的發(fā)展速度相對緩慢。這是由其臨床的復雜性所決定的。21世紀初全球迎來了數(shù)字化的大發(fā)展，算法模型的不斷升級進而推動了智能化的快速發(fā)展。由人工智能引領(lǐng)的第四次工業(yè)革命即將到來，AI合并機器人將是人工智能的未來。未來醫(yī)療領(lǐng)域更多的操作將被機器人代替，這需要做更多的基礎(chǔ)學科建設(shè)，也需要交叉學科學者的共同努力。相信智能化的不斷升級會使機器人的發(fā)展得到快速提升，也會在未來改變醫(yī)療行業(yè)的服務(wù)內(nèi)容和醫(yī)生的學習方向。

利益沖突聲明：本文不存在任何利益沖突。

作者貢獻聲明：麻鵬負責設(shè)計論文框架，起草論文，擬定寫作思路，指導撰寫文章并最后定稿；魏崢、崔孔蛟負責數(shù)據(jù)收集，圖片搜集及論文修改。

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編輯：趙敏