自主式口腔種植機器人術中常見故障及應對策略

摘 要 目的：總結自主式口腔種植機器人術中常見故障并提出相應的應對策略，為臨床操作提供參考。方法：回顧性分析2020年7月—2023年4月空軍軍醫大學第三附屬醫院數字化口腔醫學中心256例自主式口腔種植機器人手術中發生的器械故障及其原因，并提出解決方案。結果：在256例手術中，記錄到31次器械故障，其中顯示器黑屏4例（12.9%）、視覺相機識別異常12例（38.7%）、機械臂停止運動11例（35.5%），觸控屏無反應4例（12.9%）。分析其原因，操作因素占比71.0%（22例）、設備因素占比22.5%（7例）、環境因素占比6.5%（2例）。臨床醫務人員和技術人員合作解決了術中器械故障，未對患者造成不良影響。結論：口腔種植機器人術中故障難以完全避免，通過總結常見故障并提出應對策略，能夠幫助醫護人員快速處理術中問題，保障手術順利進行。

關鍵詞 自主式口腔種植機器人；設備故障；應對策略

中圖分類號 R608 R783 文獻標識碼 A 文章編號 2096-7721（2024）05-0898-05

Common failures and solving strategies in autonomous dental implant robot-assisted surgeries

ZHENG Xiaojuan1， LI Zhiwen1， LI Yan2， ZHU Jia2， XIE Juan1， ZHAO Wen2

（1. Digital Dentistry Center; 2. Department of Prosthodontics， State Key Laboratory of Oral amp; Maxillofacial Reconstruction and Regeneration/National Clinical Research Center for Oral Diseases/Shaanxi Key Laboratory of Stomatology/the Third Affiliated Hospital of Air Force Military Medical University， Xi’an 710032， China）

Abstract Objective： To summarize the common failures encountered in autonomous dental implant robot-assisted surgeries and put forward solving strategies， with the purpose of providing reference for clinical work. Methods： A retrospective analysis was made on the failures and causes in 256 cases of autonomous dental implant robot-assisted surgery in the Digital Dentistry Center， School of Stomatology， the Air Force Military Medical University from July 2020 to April 2023. Results： Among the 256 cases of surgery， 31 instrument failures were recorded， including 4 cases of black screen （12.9%）， 12 cases of abnormal visual camera recognition （38.7%）， breakdown of robotic arms in 11 cases （35.5%）， and touch screen unresponsiveness in 4 cases （12.9%）. Analyzing results to these failures showed that misoperation accounted for 71.0% （22 cases）， equipment breakdown accounted for 22.5% （7 cases）， environmental factors accounted for 6.5% （2 cases）. The intraoperative failures were resolved actively through cooperation with technicians， and no adverse effects on patients occurred. Conclusion： It is difficult to completely avoid failures during dental implant robot-assisted surgery. Summarizing common failures and solving strategies can help medical staff deal with intraoperative failures quickly and ensure safe operation.

Key words Autonomous Dental Implant Robot Surgery; Device Failure; Solving Strategy

機器人被定義為“感知與行動之間的智能連接”，這一概念最早出現在20世紀初的科幻小說中[1]。1959年，第一臺工業機器人Unimate被成功研發并于1962年正式投入使用[2]。1985年，Puma 200被首次應用于輔助外科手術，標志著醫療機器人時代的到來[3]。歷經近40年的發展，醫療機器人已被視為人類視覺和操作能力的延伸，能夠完成許多人手無法完成的精細動作，彌補人類醫療操作過程中的不足[4-5]。

在口腔種植領域，醫療機器人同樣是近年來的研究熱點，且已被廣泛應用于臨床[6-10]。Bolding S L等人[11]在半自主式種植機器人輔助下為5例無牙頜患者植入了38顆種植體，平均冠部偏差（1.04±0.70）mm，平均根部偏差（0.95±0.73）mm，平均角度偏差（2.56±1.48）°，這一結果與導板和導航的精度相當。JIA S S等人[12]為39例部分牙齒缺失患者植入了60顆種植體，對比了導板和自主式口腔種植機器人的種植精度。結果表明，機器人的精度在冠部偏差、根部偏差和角度偏差方面優于導板。XIE R等人[13]使用自主式口腔種植機器人為12例無牙頜患者植入了102顆種植體并進行了為期1年的臨床隨訪，結果顯示平均冠部偏差為（0.53±0.19）mm，平均根部偏差為（0.58±0.17）mm，平均角度偏差為（1.83±0.82）°，證實了自主式口腔種植機器人應用于臨床的先進性和有效性。

隨著醫療機器人在臨床的廣泛應用，手術過程中可能遇到的故障也逐漸成為研究和改進的重點[14-16]。對這些潛在問題的認識和預防，對于確保手術安全和提高手術成功率具有重要的意義。本研究旨在總結自主式口腔種植機器人手術過程中遇到的故障，分析其原因并探討針對這些故障的應對策略，為未來的機器人技術改進和臨床實踐提供參考。

1 資料與方法

總結空軍軍醫大學第三附屬醫院數字化口腔醫學中心2020年7月—2023年4月使用自主式口腔種植機器人進行的256例種植手術，其中男性149例，女性107例。單顆牙缺失種植手術154例，多顆牙缺失種植手術102例。256例種植手術共出現器械故障31次。回顧性分析自主式口腔種植機器人手術期間發生的故障情況，分析其原因并提出相應的應對方案。

2 結果

256例自主式口腔種植機器人輔助手術共出現了31次器械故障，其中顯示器黑屏4例（12.9%）、視覺相機識別異常12例（38.7%）、機械臂停止運動11例（35.5%），觸控屏無反應4例（12.9%）。經分析，故障發生的原因分為3種，其中操作因素22例（71.0%），設備因素7例（22.5%），環境因素2例（6.5%），見表1。在設備培訓期間出現的器械故障由廠家技術人員現場解決，后期出現的器械故障由本科室醫護人員自行解決，需要時由廠家在線進行指導。手術過程中發生的器械故障經過及時處理后，均未對患者造成不良影響，手術順利完成。

3 出現的故障及解決方案

3.1 顯示器黑屏 在手術過程中切換牙位時，誤觸MPR圖標導致顯示器黑屏的情況共發生4次，占所有故障的12.9%。這些情況主要在2020年初期手術中出現，且均由新入種植組助手操作失誤所致。處理此類故障的方法是退出軟件并重新啟動，繼續手術流程。該故障發生的主要原因是培訓不到位，無準入考核機制，新助手在手術過程中技術不熟練、緊張導致操作失誤。針對此問題，科室應優化培訓內容，建立考核機制，通過在模擬人上反復練習加強組員對系統及操作的熟練度，考核合格者方可參與臨床手術。

3.2 視覺相機識別異常 此類故障共發生12次，占比為38.7%。該故障發生的原因主要分為以下3類。

3.2.1 空間位置問題 當顯示器左上視圖導航窗口中標定器械圖標顯示為黃色時（如圖1），表明標定器械在視覺相機下的角度過大或處于視覺相機識別范圍的邊緣，需及時調整至適當角度和位置。如果為紅色，則表明器械超出視覺識別范圍，需重新調整視覺相機或器械位置。

3.2.2 標定器械識別錯誤 如果在標定過程中發現某一標定器械被錯誤識別，應先檢查視覺標記配件的完整性或是否干燥，若配件不完整，應更換新配件；若完整，則檢查視覺標記配件是否被遮擋或有水漬導致無法識別，應在去除遮擋物或擦干水漬后重新進行標定。因此助手在清洗消毒標定探針、標定針、牙齒視覺標記和末端視覺標記時，應避免用力擦拭表面的視覺標記。若殘留物難以清除或在擦拭過程中損傷了視覺標記的完整性，應聯系廠家進行維護或更換。

3.2.3 視覺相機識別范圍內所有器械均未被識別

若器械圖標全部顯示為紅色，應先檢查視覺相機工作指示燈。若指示燈不亮，可能是視覺相機網線接口松動或損壞。若是連接松動，則重新連接網線，退出后重新進入操作界面，以待視覺相機恢復正常工作。如果是網線損壞，則應立即更換網線，以免影響手術的正常進行。此時標定過的內容已經保存，無需重新標定，只需將未標定的工作完成，最后進入針尖模式驗證即可。

針對網線接口松動的問題，主要原因有2個：一是連接網線時未完全插入導致接觸不良；二是由于機器人設備線路繁多，誤碰所致。解決辦法包括：在操作流程中將此問題標記為注意事項，并確保在連接機器人設備時所有線路均正確連接到位，且應在培訓過程中強調此注意事項。為防止室內人員誤拔或誤碰，建議對網線進行明顯標識，并使用膠帶固定在地面上。后期通過線路集成或改進為無線連接可有效解決該問題。

3.3 機械臂停止運動 此類故障共發生11次，占所有故障的35.5%。該故障發生的原因主要分為以下2類。

3.3.1 機械臂保護性停止 手術過程中，機械臂拖動速度過快（3例）、機械臂關節達到極限位置（3例）或機械臂與腳踏操作不同步（1例），都可能導致機械臂保護性停止。此時，種植手機的LED燈會熄滅，并且在顯示器出現提示對話框：“機械臂運動已停止，請恢復機械臂”。成功恢復機械臂后對話框消失。通過點擊對話框中的恢復機器人選項即可重啟機械臂，如果誤觸使對話框消失，可通過觸控屏的設置菜單重新進行恢復操作。機械臂成功恢復的指示是種植手機LED燈重新亮起。

3.3.2 設備急停開關觸發或突然斷電 誤觸設備急停開關或突然斷電會導致機械臂停止。在重新打開急停開關和啟動電源后，如果機械臂未能發出“咔咔”啟動聲，表明機械臂未能有效啟動。此時的解決策略為：首先嘗試通過觸控屏設置菜單中的釋放制動器來重啟軟件；如果無效，需使用Ultra VNC Viewer軟件進行進一步操作。無論采用哪種恢復方法，在繼續手術之前都必須使用“針尖模式”進行位置驗證，以確保標定數據的準確性和手術的安全進行。

3.4 觸控屏無反應 觸控屏無反應的問題在本研究中共出現4次，占比12.9%。主要原因是未進行分屏處理，解決方法是打開顯示器控制面板，選擇平板設計，按照提示切換至平板觸控模式。如果分屏后問題仍未解決，可能是手持移動屏出現故障，手術中需要打開Ultra VNC Viewer軟件，利用鍵盤和鼠標進行操作。

4 小結

自主式口腔種植機器人由種植臺車、視覺臺車和顯示器臺車組成（如圖2）[17]。種植臺車主要包括機械臂、力傳感器、觸控屏、腳踏開關、臺車本體，視覺臺車則包含視覺相機和視覺支架，顯示器臺車配備有顯示器及支架。鑒于機器人設備本體重量較大且內部電路系統復雜，操作助手須熟練掌握手術間內機器人相關設施的布局與連接，在使用及存放過程中，應避免設備碰撞，并按照使用說明書要求，在適宜的環境中存放設備（溫度5℃～40℃，相對濕度0%～80%），避免強光直射導致設備過熱而損壞。此外，種植組成員還應熟悉并掌握機器人手術配合步驟和術中觀察要點，學會在術中操控和調試相關設備的參數，以便在發生故障時能及時處理，確保醫療安全[18]。

在自主式口腔種植機器人術中由于操作因素導致的器械故障可以通過規范化培訓和經驗積累有效減少和避免，而對于意外斷電等環境因素導致的器械故障則難以預防，需提前做好應急預案，術中如發生此類故障須及時處理。設備因素與機器人的軟、硬件構成相關，通過升級硬件構型，及時對軟件進行更新優化，選用經過嚴格測試的高品質組件和定期檢查維護提升系統的穩定性和可靠性，可以減少故障發生的可能性。對于其他品牌的種植機器人，由于不同品牌和型號的機器人在設計、制造和軟件支持方面可能存在差異，因此在臨床應用中遇到的具體問題也可能有所不同[19]，同樣也會因操作因素、設備因素和環境因素的影響導致術中器械故障的發生。

隨著設備的不斷完善、軟件的持續優化和醫工結合的深入，高精尖技術與口腔診療技術的不斷融合極大地縮短了口腔種植醫師的培養周期。此外，口腔種植機器人的應用進一步推動了口腔專科技術向更高層次的發展，標志著口腔診療進入智慧醫療的新階段。對于口腔種植機器人術中故障發生情況的研究和分析有助于提高機器人輔助種植術的安全性，進一步優化手術流程，并促進口腔種植機器人的不斷更新和完善。

利益沖突聲明：本文不存在任何利益沖突。

作者貢獻聲明：鄭曉娟、趙雯、李志文負責設計論文框架，起草論文；李艷、朱甲、謝娟負責資料整理，數據統計；鄭曉娟、李艷、朱甲負責數據分析；趙雯、李志文負責論文修改；鄭曉娟、趙雯、李志文負責擬定寫作思路，指導撰寫文章并最后定稿。

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編輯：劉靜凱