Ø全髋置换微创手术机器人

髋关节骨关节炎是人类常见的关节疾病之一，伴随着人口老龄化和肥胖问题，其发病率日益增加。全髋关节置换手术是有效且成熟的骨关节炎治疗方案，我国每年手术量约在40万台以上。传统的手术方法切口大、出血量多、术后恢复时间长，因此微创全髋关节置换手术的临床需求日益增高。它是采取从臀部前方开口（开口长度不超过5 cm），经肌肉间隙进行手术，具有创伤小、康复快、术后并发症低等优点。然而，小切口也为手术操作带来了挑战。首先，由于视野局限，外科医生很难观察手术器械在病灶内的位置和方向，只能依靠医生高超的手术技能和丰富的手术经验。其次，微创全髋关节置换手术有一个陡峭的学习曲线，年轻医师在主刀手术时仍然具有很大的并发症风险，例如骨裂、肢体长度不均、假体脱位、染等。因此，虽然国内有微创全髋关节置换手术有许多优秀的解决方案，但是术式的推广程度很低。

面向微创全髋关节置换手术智能化、精准化的迫切需求，开发了全髋置换微创手术机器人，基于计算机视觉和机器人技术，创新性地提出了位置感知标记生成、分布式定位、解耦式图像-患者配准、机器人智能操作等核心技术，实现了术中手术器械位置和方向的实时跟踪，并且通过机器人控制模块辅助医师准确地磨削髋臼。主要技术积累包括：

（1）位置感知编码设计

（2）分布式定位技术

（3）图像-患者配准

目前主要针对髋关节微创置换手术，未来可应用于如脊柱、膝关节、口腔等其他体外手术，有利于实现手术的精准化、微创化。

Ø 气管插管手术机器人

气管插管术是抢救呼吸功能障碍患者的重要措施，通过为患者建立人工气道为患者供氧，但是，临床气管插管操作涉及人眼协调操作，医生需要精准控制纤支镜，避免与周围组织碰撞和摩擦，以免造成穿破组织等手术并发症。由于人体气道狭长且患者个体差异较大，纤支镜操控过程中需考虑的约束条件是复杂且多变的，这给纤支镜操控安全性都到来极大挑战。同时，纤支镜是柔性可变形的，增大了纤支镜连续精准操控的难度。据统计，气管插管第一次插管成功率仅在70%，且术后累计并发症率高达20%，如气道外伤、窒息等。

面向临床医疗自动化、智能化发展需求，开发了气管插管手术机器人（RNIS），基于机器人技术和人工智能技术，通过对机器人机构创新设计，开发了内窥镜图像导航、机器人共享遥操作、自主操作控制等功能模块，实现了机器人在人体腔道环境感知和理解能力，和对柔性纤支镜的实时、连续、动态控制，使其顺利地沿着人体上呼吸道行进。主要技术积累包括：

（1）机器人机构创新设计及优化

（2）内窥镜图像感知技术

（3）图像导航下柔性机器人运动控制

目前主要服务于气管插管手术，后期可拓展到胃镜介入手术、结肠镜介入手术、支气管镜介入手术等内镜介入手术中，具有较大的技术创新与市场意义。

Ø 心血管钙化组织旋磨手术机器人

心血管钙化组织旋磨手术机器人是一套具有自主知识产权的心血管钙化组织去除装置，其先进性表现在：

(1)在现有的器械基础上进行改进与优化，旋磨刀具设计更加合理，钙化组织去除效率高、高速旋转时发热量小、性能稳定；

(2)操作简便，可有效监控术中力学参数的变化，有效降低血管痉挛、穿孔与血管夹层等并发症的发生概率；(3)装置和术式的简便化结合超声血管成像技术的应用，极大地增加了手术的安全系数。