首臺臨床！國產(chǎn)首款完全自研骨科手術(shù)機(jī)器人

2026年2月11日，在四川大學(xué)華西醫(yī)院骨科中心，一臺由國產(chǎn)骨科手術(shù)機(jī)器人輔助完成的左側(cè)全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（TKA）順利實(shí)施。

患者為66歲女性，合并左膝骨關(guān)節(jié)炎、內(nèi)翻及屈曲畸形，并有右膝 TKA 術(shù)后史，屬于骨科臨床中并不罕見、卻對操作穩(wěn)定性與精準(zhǔn)度要求極高的典型病例。

真正值得關(guān)注的，是手術(shù)中所使用的這套系統(tǒng)——HX 自研機(jī)械臂骨科手術(shù)機(jī)器人

該系統(tǒng)由元化智能科技（深圳）有限公司旗下全資子公司骨圣元化機(jī)器人（深圳）有限公司自主研發(fā)，并首次在真實(shí)臨床環(huán)境中完成完整手術(shù)流程驗(yàn)證。

在國產(chǎn)骨科手術(shù)機(jī)器人發(fā)展路徑中，這被視為一個重要節(jié)點(diǎn)：核心執(zhí)行部件——機(jī)械臂，首次實(shí)現(xiàn)從集成依賴走向完全自研，并進(jìn)入高強(qiáng)度臨床驗(yàn)證階段。

# 從“首臺手術(shù)”看國產(chǎn)骨科機(jī)器人的關(guān)鍵變化

過去數(shù)年，骨科手術(shù)機(jī)器人在導(dǎo)航、規(guī)劃和術(shù)前算法層面進(jìn)展迅速，但在最關(guān)鍵的執(zhí)行層，行業(yè)整體仍面臨一個現(xiàn)實(shí)問題：

大量系統(tǒng)仍依賴進(jìn)口或通用型工業(yè)機(jī)械臂作為執(zhí)行核心。

這并非技術(shù)路線選擇的偶然。

與導(dǎo)航系統(tǒng)不同，機(jī)械臂直接參與截骨等高風(fēng)險、連續(xù)動作，對系統(tǒng)的要求遠(yuǎn)不止“精度參數(shù)達(dá)標(biāo)”，還包括：

• 高剛性與柔順控制的動態(tài)平衡

• 實(shí)時隨動下的穩(wěn)定性與一致性

• 對醫(yī)生操作意圖的低延遲響應(yīng)能力

在骨科場景中，一旦執(zhí)行系統(tǒng)出現(xiàn)抖動、卡頓或鎖死，風(fēng)險會被立即放大。因此，執(zhí)行部件也被普遍認(rèn)為是骨科機(jī)器人最難、也是最核心的技術(shù)門檻之一。

HX 的路徑選擇，正是從這里切入。

這一次，機(jī)械臂、控制系統(tǒng)與導(dǎo)航體系，不再是“拼裝式集成”，而是圍繞骨科手術(shù)場景，從底層開始協(xié)同設(shè)計(jì)。

# 產(chǎn)品拆解：一套為骨科手術(shù)而生的“完全自研”機(jī)器人系統(tǒng)1. 全鏈條自主研發(fā)：從系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段就圍繞臨床需求展開

HX 自研機(jī)械臂骨科手術(shù)機(jī)器人的一個基礎(chǔ)特征，是系統(tǒng)層面的整體自研。

• 主控臺、導(dǎo)航儀與機(jī)械臂均為完全自研設(shè)計(jì)

• 覆蓋研發(fā)、生產(chǎn)、注冊、營銷與售后服務(wù)等全生命周期環(huán)節(jié)

• 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段即可圍繞實(shí)際臨床使用場景進(jìn)行整體優(yōu)化

在數(shù)據(jù)與算法層面，系統(tǒng)基于國人解剖數(shù)據(jù)庫開發(fā)，在提升臨床適配性的同時，也兼顧了醫(yī)療數(shù)據(jù)的安全性與可控性。這種從源頭構(gòu)建的一體化系統(tǒng)，使后續(xù)迭代不再受限于外部模塊邊界。

2. 自研機(jī)械臂：圍繞骨科手術(shù)需求重新構(gòu)建執(zhí)行核心

機(jī)械臂是骨科手術(shù)機(jī)器人中工程難度最高、風(fēng)險暴露最直接的部分。

HX 所搭載的機(jī)械臂，是一款針對骨科手術(shù)應(yīng)用場景完全自主研發(fā)的專用機(jī)械臂，而非通用機(jī)械臂的改造版本。

其設(shè)計(jì)思路，首先源于對骨科手術(shù)特點(diǎn)的明確指向：

• 面向關(guān)節(jié)置換、脊柱及創(chuàng)傷等典型骨科術(shù)式

• 聚焦高穩(wěn)定性、高一致性與精準(zhǔn)執(zhí)行需求

圍繞這些需求，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了為期兩年的系統(tǒng)研發(fā)攻關(guān)，重點(diǎn)突破了多項(xiàng)關(guān)鍵工程問題，包括：

• 高精度零重力補(bǔ)償：降低操作負(fù)擔(dān)，使執(zhí)行更貼近醫(yī)生手感

• 柔順控制與觸覺反饋：在穩(wěn)定性與靈敏度之間取得平衡

• 混合驅(qū)動方案：在高剛度與低慣量之間實(shí)現(xiàn)兼顧

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，機(jī)械臂采用關(guān)節(jié)全驅(qū)方案，各關(guān)節(jié)均為主動活動；末端三個關(guān)節(jié)采取平行設(shè)計(jì)，在擴(kuò)大活動范圍的同時提升操作靈活度；超高剛性結(jié)構(gòu)用于有效抑制術(shù)中振動，保障截骨過程的穩(wěn)定性。

3. 人機(jī)協(xié)同體驗(yàn)：順著醫(yī)生的術(shù)中節(jié)奏去設(shè)計(jì)系統(tǒng)

在實(shí)際應(yīng)用中，HX 并未將目標(biāo)簡單設(shè)定為“自動化操作”，而是圍繞主刀醫(yī)生的術(shù)中節(jié)奏，對控制與響應(yīng)邏輯進(jìn)行了針對性設(shè)計(jì)。

具體體現(xiàn)在：

• 內(nèi)置智能碰撞預(yù)測算法，使截骨過程保持連續(xù)、流暢，減少卡頓

• 支持主刀醫(yī)生單手操作機(jī)械臂，降低術(shù)中人力與空間占用

• 支持任意平面懸停，確保術(shù)中位置穩(wěn)定

• 動作執(zhí)行具備一致性與可重復(fù)性，減少操作偏差

這種設(shè)計(jì)思路的核心，并不是替代醫(yī)生判斷，而是讓執(zhí)行系統(tǒng)更自然地融入既有手術(shù)流程。

4. 三重安全防護(hù)：把約束嵌入執(zhí)行過程本身

針對骨科手術(shù)中風(fēng)險最高的截骨環(huán)節(jié)，HX 在執(zhí)行系統(tǒng)中構(gòu)建了多層安全防護(hù)機(jī)制。

• 隨動層面，實(shí)現(xiàn)無延時響應(yīng)，并通過“空氣墻”虛擬邊界限定操作范圍

• 執(zhí)行層面，對截骨邊緣、深度與角度設(shè)置三重安全限制

• 動態(tài)層面，對術(shù)野微小位移進(jìn)行實(shí)時感知與補(bǔ)償

在安全范圍內(nèi)，系統(tǒng)保持隨動狀態(tài)，使“手—眼”聯(lián)動始終處于可控區(qū)間，整體精度達(dá)到亞毫米級。

其核心思路，是將安全約束前置并嵌入執(zhí)行過程，而非依賴事后校正

5. 智能導(dǎo)航系統(tǒng)：服務(wù)于效率與術(shù)中決策

HX 的智能導(dǎo)航系統(tǒng)貫穿術(shù)前與術(shù)中兩個階段。

在術(shù)前階段：

• 基于 CT 數(shù)據(jù)快速重建股骨與脛骨三維模型

• 僅需約 30 個配準(zhǔn)點(diǎn)即可完成定位，縮短準(zhǔn)備時間

在術(shù)中階段：

• 實(shí)時動態(tài)調(diào)整假體位置、力線與間隙

• 支持多種術(shù)式需求

• 通過多維度關(guān)節(jié)運(yùn)動模擬，為執(zhí)行過程提供持續(xù)參考與安全邊界

系統(tǒng)整體定位精度達(dá)到亞毫米級，為機(jī)械臂執(zhí)行提供穩(wěn)定空間基準(zhǔn)。

# 結(jié)語從首臺手術(shù)到系統(tǒng)級驗(yàn)證

HX 自研機(jī)械臂骨科手術(shù)機(jī)器人的首臺臨床應(yīng)用，為國產(chǎn)骨科手術(shù)機(jī)器人提供了一次真實(shí)、完整的工程驗(yàn)證場景。

在真實(shí)手術(shù)流程中完成系統(tǒng)級使用，本身就意味著其從主控、導(dǎo)航到機(jī)械臂執(zhí)行端，已經(jīng)具備穩(wěn)定協(xié)同、可控運(yùn)行的工程基礎(chǔ)。

從系統(tǒng)架構(gòu)來看，這種全鏈條自研使機(jī)器人不再依賴外部執(zhí)行模塊的適配，而能夠圍繞具體臨床需求持續(xù)迭代。其價值并不只體現(xiàn)在一次手術(shù)中，而體現(xiàn)在是否能夠在真實(shí)臨床環(huán)境下保持穩(wěn)定、可重復(fù)，并在反復(fù)使用中不斷完善。

在此基礎(chǔ)上，HX 系統(tǒng)進(jìn)一步支持科研數(shù)據(jù)的導(dǎo)出與分析，具備向科研型臨床應(yīng)用平臺延展的條件；同時，通過與多家醫(yī)療機(jī)構(gòu)展開合作，推動“產(chǎn)學(xué)研醫(yī)”的深度融合，為后續(xù)臨床研究與技術(shù)演進(jìn)提供現(xiàn)實(shí)支撐。但這些開放與延展能力的前提，仍然是核心執(zhí)行系統(tǒng)的自主可控。

也正是在這一意義上，HX 自研機(jī)械臂骨科手術(shù)機(jī)器人的臨床落地，呈現(xiàn)出國產(chǎn)骨科手術(shù)機(jī)器人發(fā)展的另一種可能路徑——從最難的執(zhí)行部件出發(fā)，在真實(shí)臨床中完成驗(yàn)證，并逐步構(gòu)建可持續(xù)演進(jìn)的系統(tǒng)能力

這一過程，不僅關(guān)乎技術(shù)自主，也為高質(zhì)量骨科手術(shù)能力在更廣泛醫(yī)療場景中的可及性，提供了新的想象空間。