人机协同手术操作机器人技术

本成果在技术上构建了“医生在环”的融合系统，可发挥医生的经验和监督特性，基于增强导纳的省力操控，同时结合输入力交互与虚拟约束，实现基于阻抗模型的高精度稳定柔顺控制，提高交互过程的稳定性，在以人机协同开颅，人机协同整形场景下设计人机协同开颅手术机器人与人机协同整形机器人，研究成果具有广阔的应用前景。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、技术分析

对比当前的立体定位手术机器人，人机协同手术机器人具有更直观的操作方式、操作过程中更加安全并且可以实现的功能更多。学术界广泛认为人机协同手术机器人将是未来机器人的一个主流方向。另外，人机协同手术机器人更容易被医生、患者接受，推广难度更低。本成果在技术上构建了“医生在环”的融合系统，可发挥医生的经验和监督特性，基于增强导纳的省力操控，同时结合输入力交互与虚拟约束，实现基于阻抗模型的高精度稳定柔顺控制，提高交互过程的稳定性，在以人机协同开颅，人机协同整形场景下设计人机协同开颅手术机器人与人机协同整形机器人，研究成果具有广阔的应用前景。

除目前应用于开颅手术与整形手术外，该技术也可应用于其他机器人辅助外科手术，如牙科手术、脊柱外科手术、关节外科手术等。以新系统为代表的成果，成功进入动物实验阶段。

国产高端医疗设备作为国家扶持的朝阳产业，具备临床条件后可以快速发展，收益也相当可观。传统开颅手术均由医生手持开颅工具完成，通过颅钻与颅铣的联合使用，在颅骨上靠近肿瘤的位置打开一个大小与其相近的骨窗，后续在尽可能不造成重大神经功能损伤的前提下，借助显微镜进行精细的肿瘤血肿等清除手术，做到完全切除或大部切除病变组织。一般开颅需要1小时，清除肿瘤需要2小时，开颅在神经外科手术中无论是时间还是数量上都占据较大比重，长时间把持较重的开颅工具消耗医生过多的精力，对后续完成复杂、精细及耗时的手术影响巨大。

当前骨科/神外机器人大多数采用立体定向的方案，这类方案在机器人作业过程中无法可靠地保障安全。在此基础上，引入人类引导的机器人操作，使机器人具有更多功能，能执行更加复杂的任务，如沿轨迹的铣削、切割等。另外，这类机器人也更加为广大医生和患者接受，在伦理性问题上相比于传统定位机器人更易于取得注册证。因此，人机协作机器人具备相当大的潜在市场规模。

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