人機協同手術操作機器人技術

生物、醫藥及醫療機械

本成果在技術上構建了“醫生在環”的融合系統，可發揮醫生的經驗和監督特性，基于增強導納的省力操控，同時結合輸入力交互與虛擬約束，實現基于阻抗模型的高精度穩定柔順控制，提高交互過程的穩定性，在以人機協同開顱，人機協同整形場景下設計人機協同開顱手術機器人與人機協同整形機器人，研究成果具有廣闊的應用前景。

一、項目分類

關鍵核心技術突破

二、技術分析

對比當前的立體定位手術機器人，人機協同手術機器人具有更直觀的操作方式、操作過程中更加安全并且可以實現的功能更多。學術界廣泛認為人機協同手術機器人將是未來機器人的一個主流方向。另外，人機協同手術機器人更容易被醫生、患者接受，推廣難度更低。本成果在技術上構建了“醫生在環”的融合系統，可發揮醫生的經驗和監督特性，基于增強導納的省力操控，同時結合輸入力交互與虛擬約束，實現基于阻抗模型的高精度穩定柔順控制，提高交互過程的穩定性，在以人機協同開顱，人機協同整形場景下設計人機協同開顱手術機器人與人機協同整形機器人，研究成果具有廣闊的應用前景。

除目前應用于開顱手術與整形手術外，該技術也可應用于其他機器人輔助外科手術，如牙科手術、脊柱外科手術、關節外科手術等。以新系統為代表的成果，成功進入動物實驗階段。

國產高端醫療設備作為國家扶持的朝陽產業，具備臨床條件后可以快速發展，收益也相當可觀。傳統開顱手術均由醫生手持開顱工具完成，通過顱鉆與顱銑的聯合使用，在顱骨上靠近腫瘤的位置打開一個大小與其相近的骨窗，后續在盡可能不造成重大神經功能損傷的前提下，借助顯微鏡進行精細的腫瘤血腫等清除手術，做到完全切除或大部切除病變組織。一般開顱需要1小時，清除腫瘤需要2小時，開顱在神經外科手術中無論是時間還是數量上都占據較大比重，長時間把持較重的開顱工具消耗醫生過多的精力，對后續完成復雜、精細及耗時的手術影響巨大。

當前骨科/神外機器人大多數采用立體定向的方案，這類方案在機器人作業過程中無法可靠地保障安全。在此基礎上，引入人類引導的機器人操作，使機器人具有更多功能，能執行更加復雜的任務，如沿軌跡的銑削、切割等。另外，這類機器人也更加為廣大醫生和患者接受，在倫理性問題上相比于傳統定位機器人更易于取得注冊證。因此，人機協作機器人具備相當大的潛在市場規模。

發明專利

202011114459.6； 202011114781.9； 202011159428.2； ZL201710182375.8； ZL201710580372.X

已有樣品

達到國際先進水平

獨立研究