國産骨科手術機器人破解世界難題 實現複雜骨折微創治療 已完成上千例臨床手術

日期:2026-09-30 11:18    來源:北京青年報

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  發力就失精度,精細就沒力量,這是骨科手術中人類醫生難以逾越的生理極限,也是困擾全球骨科機器人行業多年始終未能突破的技術壁壘。

  過往海外相關研究長期止步于實驗室模型與基礎實驗階段,始終無法落地真實臨床場景。深耕醫療科創的國産骨科機器人研發團隊攜手臨床專家,憑藉自主原創的智慧演算法與硬體體系實現關鍵技術突圍,成功完成高難度骨折手術臨床落地,用中國方案解決了世界性臨床難題。

  全球無競品

  手術機器人3分鐘規劃復位路徑

  “一、二、三,使勁,好。”在手術室裏,六位骨科醫生正在齊心協力幫患者進行骨盆骨折復位手術。整個手術過程中,為了一起發力要重復多次喊號子。每一次操作,醫生還要通過X光機實時觀察骨頭復位的情況,這意味著術中醫患均會暴露在大量的X線輻射下。

  骨科創傷手術中,骨盆骨折治療難度最大、最依賴臨床經驗,是全球公認最難的手術操作。目前,骨盆骨折手術在中國常規的治療方案是切開手術,這種傳統方式創傷大、癒合慢,還容易引起並發癥,甚至危及患者生命。此外,在骨盆骨折復位手術中,醫生受制于自身生理極限,無法在使用爆發力復位的同時進行精準操作,手術效果也因此受到影響。

  現在,骨盆骨折不開刀也能復位,輻射暴露劑量降低90%,患者平均住院天數縮短4.86天,重症監護時長減少2.2天,術後感染降低,康復也更快。這樣的效果正是在骨科機器人的輔助下實現的。

  骨科手術機器人“複製”臨床專家經驗,根據術前CT與術中CBCT影像,可在3分鐘內完成手術復位路徑智慧規劃,尤其適用於高齡骨質疏鬆骨折患者等複雜病例。機器人根據復位規劃進行自動操作,實現骨折微創治療。

  術前,通過CT三維重建,機器人系統智慧規劃出最佳骨折復位路徑,並將掃描結果傳輸至導航系統。術中,通過與術前影像數據配準,實現對骨盆高精度實時動態三維可視化導航。在實時動態三維可視化導航下,使用羅森手持導航鑽(可實時觀察進針位置、角度、深度)精準、安全置入把持針。隨後,分別將羅森天工手術機械臂和羅森萬相智慧化骨科手術機器人機械臂與患者健側、患側穩定固定、把持。對復位位置及路徑進行預覽並確認復位規劃後,使用機器人特有的力—位協同控制模式,在全程多角度實時可視、監控下,安全完成骨盆骨折閉合復位,復位的誤差為亞毫米級別。

  這款機器人出自北京的一家科技企業——北京羅森博特科技有限公司(以下簡稱羅森博特)。該公司創始人王豫介紹,羅森博特聯合北京積水潭醫院研發的羅森萬相智慧化骨科手術機器人,是全球唯一具備複雜骨折閉合復位功能的手術機器人,填補國際技術空白,也是國家藥品監督管理局認證的創新醫療器械。

  目前,羅森博特智慧化骨折復位的機器人系統已在全國24個省市、53家三甲醫院落地應用,成功完成上千例臨床手術。閉合復位成功率達到100%,優良率達到95%。

  創業切入口

  選會做的事而不是該做的事

  王豫選擇骨科手術中難度最大的骨盆骨折復位作為切入口,與他的求學經歷不無關係。“我在北航讀書的時候,就做骨科的機器人。從創業的角度,我覺得有一個説法很對:創業選會做的事,而不是該做的事。該做的事有很多,但你得會做,才能把它做得成。”

  1999年,王豫在北京航空航太大學機械學院主修的本科專業是機械設計及自動化。從2003年在本校直博開始,王豫就參與了國內首臺骨科手術機器人系統的研發。那時國內的骨科機器人研發剛剛起步,他師從國內最早一批做手術機器人的專家之一王田苗教授。“當時在一項863課題支援下,北航和積水潭醫院合作做骨科手術機器人,我很有幸作為低年級研究生參與到課題中。為了解決手術中的精準定位問題,自研了一個雙平面導航定位系統,這是第一個真的上臨床的手術機器人産品。”

  作為最早一批在中國研究骨科手術機器人的研發團隊,毫無經驗可參照的他們當時做的一些技術探索和嘗試,在國內外均屬於開創性的。王豫介紹,2004年這款機器人完成了中國的第一例機器人輔助骨科手術;在3G網路還沒有的2006年,它做了第一例遠端骨科手術,當時依靠的是ADSL有線撥號上網。

  王豫回憶,沒有醫學背景的他早在攻讀博士階段,就經常深入臨床一線,跟臺觀摩手術數百台,對於研發人員而言,這是常態。長期觀察下來,他最直觀的感受就是,徒手開展骨盆骨折復位手術很難,“手術要求持續施加足夠力量的同時還要實現精細操作,這類複雜操作已經觸及人類生理極限,和醫生的主觀意願無關。人發力操作時,很難保證精度;追求精細操作時,又無法輸出足夠力量。但機器人天然擅長這類操作,可以兼顧大力量與超高精度。”

  2009年,博士畢業後的王豫選擇留校任教,繼續從事機器人方面的研究工作,其間也出國做過訪問學者,直到2017年才成立羅森博特,中間隔了8年。

  支援他投身創業的初心是:骨科手術操作存在人力無法突破的瓶頸,但機器人可以做到。“無論研發過程有多艱難,我們都認為這件事值得全力攻關。我們希望機器人不是錦上添花的工具,而是真正雪中送炭的解決方案。”

  起步資金是靠著天使輪投資和自己團隊湊出來的600萬元,當時團隊規模僅有十余人,整體開支不高,這筆錢維持運營近三年。2020年前後,公司賬上資金僅夠發放兩三個月的人員薪酬,瀕臨資金鏈斷裂。

  在第一輪公開Pre-A融資階段,公司經歷了一次生死考驗,核心問題在於融資啟動時間太晚。王豫坦言,“當時我誤以為多家機構釋放了積極信號,嚴重低估了融資難度。”

  王豫説,這次危機並非技術卡點,而是自身經驗不足、融資規劃失誤造成。萬幸在最後關頭,有投資人憑藉對團隊的信任給了1500萬元的“救命錢”,如果沒有這筆錢,也許就沒有後來的羅森博特。

  十年磨一劍

  科研臨床試驗時曾接連碰壁

  王豫説,骨科機器人屬於醫療器械,研發過程本身就比較漫長。從2013年開始技術研發,到2023年拿證的這十年時間裏,總共做了三代樣機。“第一代是個很粗糙的原理樣機;第二代做了一個功能化樣機,但依然不能做手術,只可以做一些模型實驗;到第三代再做産品化樣機,經歷了做科研臨床、做註冊臨床、做檢測等整個研發的驗證過程。”

  當然,研發之路並非一帆風順。成功通過大體實驗、模型實驗後,申請進入科研臨床試驗的倫理審查也通過了,但2022年做科研臨床試驗時卻接連碰壁:手術過程中經常出現機械臂卡死情況,動到一半就不動了。

  好在設備卡滯後可無縫切換人工手術,不會給患者帶來額外傷害,只是機器人輔助復位目標暫時無法實現。連續失敗後,團隊並沒有放棄,而是通過復盤試圖找到機械臂中途卡死的原因。

  北京積水潭醫院副院長吳新寶當時提出的疑問給了他們很大啟發:“我胳膊也不粗,我為什麼就掰得動,為什麼機械臂看著粗,怎麼就掰不動。”

  機械臂跟人比到底差在哪兒?這促使王豫和團隊去尋找人工操作與機械臂之間的核心差距。關鍵就在於控制邏輯:人的主觀運動背後,有一套高度智慧的生理系統實時協同調節。初代機器人控制策略則較為單一:根據從A點移動B點的預先規劃,機械臂只會單純機械式地沿直線或最短路徑行進,缺乏智慧動態調整能力。

  意識到問題出現在軌跡上之後,團隊找到了兩條核心突破路徑。第一,迭代更新控制演算法。依靠實時採集的力反饋數據動態修正運動軌跡,提出一套全新控制策略“力位閉環”,實現力與位置雙閉環協同調控。第二,自研彈性牽引裝置。這項典型的醫工交叉創新思路靈感正是來源於真實手術室場景:傳統手術中,常常需要一名醫護人員持續牽拉患者下肢。團隊復盤思考這套操作的作用後,設計出彈性牽引方案,使用後可以把復位所需負載降低50%以上。它可以在單一方向提供足夠對抗牽引力,其餘方向保持靈活自由,分擔機器人復位負載。負載下降疊加智慧控制演算法優化之後,手術成功率顯著提升。

  2023年12月,國家藥品監督管理局官網上的一則消息顯示:羅森博特“骨盆骨折復位手術導航定位系統”獲批上市。該産品是國內首個採用機器人技術實現骨盆骨折閉合復位的手術導航定位系統。

  “這不僅突破了醫生徒手手術極限,微創切口面積為傳統手術的十分之一,術中出血量是原來的十分之一;同時設備手術精度更高,患者術後康復速度更快,癒合更好。”王豫表示,簡單地講,機器人的核心作用就是實現複雜骨折微創治療。比如高齡老人、多發嚴重創傷患者,傳統手術風險極高,機器人微創手術降低手術門檻,帶來了顯著性的臨床獲益。

  國産化替代

  既是降成本也是為了供應鏈安全

  王豫認為,之所以能夠打造出全球原創的骨科手術機器人,核心原因在於臨床專家並非僅提出需求,而是深度參與研發全過程。臨床醫生既是使用者,也是一線實際操作者,擁有豐富臨床經驗,沉澱了大量手術實操體會。企業要做的,就是通過數字化手段,將醫生的經驗、技巧與操作手法進行轉化呈現。

  “很多人談及科技創新,常會強調攻堅克難,但技術研發的出發點,應當是現實裏真實存在的臨床痛點。這也是我們堅持與醫院開展成果轉化合作的原因——我們的産品,是企業與醫生聯合研發的成果。”王豫還強調,這類創業項目只能在北京落地,因為研發創新需要頂尖工科高校、頭部臨床醫院,同時配套優質産業政策與充足資本供給,國內幾乎只有北京能夠同步集齊全部資源條件。

  他認為,北京具備其他城市難以比擬、獨一無二的資源聚合優勢。北京最吸引年輕創業者、能夠為創業夢想持續供給養分的核心在於城市創業環境,這份環境帶來多重獨特優勢:第一是開闊眼界,第二是資源高度集聚。

  據了解,為有效破解高端手術機器人等高值醫療設備購置成本高昂、技術迭代迅速、維保培訓投入較大等行業痛點,北京創新探索手術機器人服務性租賃新模式,持續優化高端醫療設備資源配置效率。今年4月出臺的《北京市支援創新醫藥高品質發展若干措施(2026年)》也進一步明確,將加速腔鏡、骨科、神經外科、介入等全品類手術機器人臨床落地應用,全面推廣手術機器人創新租賃服務模式,並將設備研發應用、臨床成效、全場景開放使用等情況納入公立醫院績效考核體系。

  今年1月份,羅森博特拿到了國産核心零部件的註冊證,骨科機器人的所有核心部件全部替換成國産的部件,既是降成本也是為了供應鏈安全。

  “此前我們有兩大核心部件供應商為美國企業,完成國産化替代後,核心部件供應鏈全部轉向國內。其中相機供應商為北京企業,機械臂供應商位於蘇州。”王豫表示,國産部件與進口産品性能差距不大,多項指標整體表現良好,部分局部指標甚至實現領先。目前主力出貨機型均搭載國産核心部件,市場銷售佔比已經超過進口配置版本。從成本上看,國産化替代後綜合成本降幅30%至40%。細分來看,機械臂降價幅度最為突出,降幅超60%。

  放眼看未來

  中國在這條賽道上不輸海外

  如今,整個醫療行業數智化是必然趨勢,特別是人工智慧技術進一步加快數智化轉型,手術是整個醫療環節中知識密度最高的,但卻是數字化最低的。手術做完之後沒有留存下的數據僅限于患者、主刀醫師、耗材使用量、術中出血量等資訊記錄單,就算手術室全程拍攝手術視頻,新人醫師也不可能只靠觀摩視頻就能獨立完成手術。

  “師父領進門,修行在個人。”外科醫師傳承模式和傳統手工業十分相似,外科醫生會將帶自己的主任視為師父,做手術的手感需要“悟性”,很難靠語言和文字傳達。手術機器人介入臨床操作後,完整手術流程會生成結構化數據,這是很有意義和價值的。

  人工智慧技術如今發展日趨成熟,可以為手術機器人帶來顯著賦能。王豫透露,現階段羅森博特正重點落地AI相關産品研發:一款AI輔助手術計劃軟體正在申報三類醫療器械註冊證,核心功能是依靠AI完成全自動手術規劃。公司還持續迭代機器人本體與控制系統,同時積極探索具身智慧方案,以此探尋産品未來的發展路徑與全新形態。

  當前,骨科手術機器人的角色更多是協助醫生實現手術的定位導航,而羅森博特希望能提升手術機器人的自動化和智慧化程度,讓骨盆骨折復位機器人真正參與手術操作,使其從手術工具變成醫生的“助手”。

  全新技術體系下,機器人具備獨立思考決策能力,如同人類大腦,同時搭載運動控制模組協調機械臂操作,形成全新研發邏輯。真正的智慧時代到來後,機器人可能會替代醫生做手術。

  走訪全球頂尖實驗室後,王豫更加確信——中國在這條賽道上不輸海外,甚至獨具優勢。最直觀的就是製造業基礎:開發樣機、搭建原型設備的成本,國內遠低於美國。

  “整合了AI的機器人可能3至5年就會出現,但它依然是輔助治療。能夠獨立完成全流程手術的全自動機器人,預計需要10至20年研發週期。”王豫透露,公司繼續做國內市場的同時也在積極開拓國際市場,預計今年會拿到CE的註冊證,基於産品全球獨有的創新屬性,積極拓展海外市場的發展機遇。

  王豫表示,“我們清楚這條路挑戰巨大,但依然充滿信心。對於軟硬一體化醫療硬體産品而言,完備供應鏈是先天優勢,能夠快速完成樣機搭建、持續迭代優化,這也是中國獨有的競爭優勢。”(宋霞)

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