三臂協(xié)同、動態(tài)感知、呼吸補(bǔ)償，春風(fēng)化雨探索手術(shù)機(jī)器人的具身智能時(shí)代

撰稿 | 李汶蕓

3個(gè)月內(nèi)連續(xù)迎來國內(nèi)外關(guān)鍵里程碑，中國原創(chuàng)骨科手術(shù)機(jī)器人加速邁向全球臨床驗(yàn)證！

動脈網(wǎng)獲悉，當(dāng)?shù)貢r(shí)間7月15日，春風(fēng)化雨（北京）智能醫(yī)療科技有限公司（以下簡稱“春風(fēng)化雨”）海外品牌8i Robotics三臂手術(shù)機(jī)器人在法國Amiens-Picardie University Hospital（亞眠-皮卡第大學(xué)醫(yī)院）完成歐洲首臺裝機(jī)。

據(jù)海外媒體披露，該設(shè)備將部署于醫(yī)院旗下SimUSanté?主動學(xué)習(xí)仿真中心，用于開展骨科手術(shù)機(jī)器人臨床前評價(jià)，并服務(wù)于后續(xù)歐洲CE認(rèn)證準(zhǔn)備。

作為法國上法蘭西大區(qū)重要的大學(xué)醫(yī)院之一，Amiens-Picardie University Hospital同時(shí)承擔(dān)醫(yī)療救治、醫(yī)學(xué)教學(xué)和科研創(chuàng)新職能。其旗下SimUSanté?主動學(xué)習(xí)仿真中心則是法國領(lǐng)先的醫(yī)療仿真平臺之一，集醫(yī)療技術(shù)評價(jià)、臨床培訓(xùn)與創(chuàng)新設(shè)備驗(yàn)證于一體。此次8i Robotics落地該中心，意味著該系統(tǒng)開始進(jìn)入歐洲臨床科研及監(jiān)管評價(jià)體系。

8i Robotics落地SimUSanté?主動學(xué)習(xí)仿真中心

而在三個(gè)月前，春風(fēng)化雨還完成了另一項(xiàng)關(guān)鍵突破。

2026年4月初，南京鼓樓醫(yī)院脊柱外科朱澤章教授團(tuán)隊(duì)基于春風(fēng)化雨自主研發(fā)的三臂人形骨科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，完成全球首次注冊臨床試驗(yàn)首例患者入組，這也是國際首例三臂骨科手術(shù)機(jī)器人智能協(xié)助椎弓根螺釘置入。

該例手術(shù)為一臺復(fù)雜脊柱手術(shù)，在醫(yī)生全程主導(dǎo)與監(jiān)控下，由多模態(tài)導(dǎo)航引導(dǎo)完成術(shù)中關(guān)鍵步驟。這一突破既驗(yàn)證了多機(jī)械臂協(xié)同技術(shù)在復(fù)雜手術(shù)中的臨床應(yīng)用價(jià)值，也標(biāo)志著該系統(tǒng)正式進(jìn)入多中心GCP（《醫(yī)療器械臨床試驗(yàn)質(zhì)量管理規(guī)范》）臨床階段。

朱澤章教授與春風(fēng)化雨三臂人形手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)術(shù)中協(xié)同

從法國亞眠到南京鼓樓，從歐洲科研裝機(jī)到國內(nèi)GCP注冊臨床，春風(fēng)化雨在三個(gè)月內(nèi)橫跨歐亞完成雙重驗(yàn)證。這一節(jié)奏在行業(yè)頗為罕見，春風(fēng)化雨也因此成為全球首個(gè)，也是目前唯一在人形骨科機(jī)器人領(lǐng)域，同時(shí)完成北美、亞洲、歐洲五家醫(yī)院科研裝機(jī)，并率先進(jìn)入GCP注冊臨床階段的團(tuán)隊(duì)。

01

從精準(zhǔn)導(dǎo)航到智能操作，脊柱機(jī)器人迎來分水嶺

脊柱結(jié)構(gòu)復(fù)雜、解剖位置深，且毗鄰重要神經(jīng)血管組織，手術(shù)操作精度需以毫米計(jì)。這種高度依賴精準(zhǔn)定位和穩(wěn)定操作的臨床特征，使脊柱外科成為機(jī)器人技術(shù)探索的重要方向。

過去幾年，隨著醫(yī)療影像與機(jī)器人技術(shù)的融合，脊柱手術(shù)機(jī)器人在導(dǎo)航、定位與規(guī)劃方面取得突破，已能為醫(yī)生提供精準(zhǔn)的入路角度與深度參考，提高內(nèi)植物放置精度，同時(shí)減少輻射暴露，提升手術(shù)效率。

但現(xiàn)階段大多數(shù)機(jī)器人做的仍是“指路”的工作，而非真正完成手術(shù)操作。

以椎弓根螺釘置入為例，機(jī)器人可以根據(jù)術(shù)前規(guī)劃，將機(jī)械臂移動至目標(biāo)位置，并提供穩(wěn)定的導(dǎo)向路徑。但開路、置釘以及最終鎖定等關(guān)鍵步驟，仍需醫(yī)生手持工具完成。

大家不是不想讓機(jī)器人動手，而是執(zhí)行實(shí)在太難。椎弓根螺釘置入的難點(diǎn)，除了“知道釘子該打在哪里”，更在于“在動態(tài)中精準(zhǔn)地打到那里”：術(shù)中患者并非絕對靜止，呼吸運(yùn)動、器械操作時(shí)施加的力、體位的微小變化，都可能讓椎體偏離規(guī)劃時(shí)的位置。規(guī)劃再精確，執(zhí)行端仍需要醫(yī)生盯著導(dǎo)航畫面實(shí)時(shí)修正。

以“呼吸”為例。在脊柱手術(shù)中，呼吸運(yùn)動可導(dǎo)致椎體產(chǎn)生2-4毫米位移，直接影響導(dǎo)航精度——原因在于導(dǎo)航系統(tǒng)獲取的信息無法即時(shí)傳輸至機(jī)械臂控制系統(tǒng)，存在延遲，導(dǎo)致機(jī)械臂無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)精準(zhǔn)定位與操控。對于精度要求以毫米計(jì)的脊柱手術(shù)而言，這種位移足以導(dǎo)致置釘失準(zhǔn)，增加手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

而現(xiàn)有機(jī)器人系統(tǒng)在應(yīng)對呼吸引起的椎體節(jié)段運(yùn)動上，仍存在方法不足、補(bǔ)償不準(zhǔn)等問題。也導(dǎo)致它們止步于“指路”。

因此，當(dāng)導(dǎo)航精度逐漸趨同，機(jī)器人能否像醫(yī)生一樣在動態(tài)環(huán)境中持續(xù)、精準(zhǔn)地完成操作，正在成為衡量下一代脊柱機(jī)器人的重要分水嶺。

02

三臂協(xié)同、動態(tài)感知、呼吸補(bǔ)償，春風(fēng)化雨重新定義骨科機(jī)器人

在行業(yè)新命題前，春風(fēng)化雨沒有沿著既有的單臂路徑演進(jìn)，而是將全自動技術(shù)與人形機(jī)器人形態(tài)深度融合，推出了三臂人形骨科手術(shù)機(jī)器人，并圍繞三臂協(xié)同、自動配準(zhǔn)、動態(tài)感知和呼吸補(bǔ)償?shù)汝P(guān)鍵能力，對機(jī)器人參與復(fù)雜脊柱手術(shù)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。

三臂人形手術(shù)機(jī)器人在手術(shù)室中

■ 三臂協(xié)同一體化操作，機(jī)器人開始真正參與置釘

椎弓根螺釘通常是左右兩側(cè)各打一枚，一臺普通的腰椎手術(shù)往往要置4—8枚釘，復(fù)雜、脊柱側(cè)彎等要置10—20枚釘。

傳統(tǒng)單臂機(jī)器人的工作方式是：機(jī)械臂把導(dǎo)套擺到左側(cè)規(guī)劃位置，醫(yī)生徒手開路、置釘；機(jī)械臂收回、重新擺到右側(cè)，醫(yī)生再操作。機(jī)器人每次只能伺候一側(cè)，且只負(fù)責(zé)“指路”，不參與“操作”。

春風(fēng)化雨的“人形三臂”設(shè)計(jì)改變了這一流程：頭部視覺臂充當(dāng)“慧眼”，提供實(shí)時(shí)高精度光學(xué)導(dǎo)航；左臂搭載超聲骨刀，負(fù)責(zé)自動打孔與骨組織處理；右臂作為動力臂，負(fù)責(zé)椎弓根釘置入。兩條操作臂左右開弓，在醫(yī)生全程主導(dǎo)和監(jiān)控下，與醫(yī)生協(xié)同完成手術(shù)。

在南京鼓樓醫(yī)院首例入組手術(shù)中，骨組織處理、椎弓根螺釘置入等關(guān)鍵環(huán)節(jié)均由三臂系統(tǒng)協(xié)助完成，實(shí)現(xiàn)了手術(shù)關(guān)鍵流程的連續(xù)銜接，提升了操作一致性與整體效率。也意味著，機(jī)器人開始真正參與手術(shù)執(zhí)行。

三臂人形手術(shù)機(jī)器人協(xié)助醫(yī)生完成復(fù)雜脊柱手術(shù)

■ 無需術(shù)中3D射線掃描，2秒內(nèi)自動配準(zhǔn)

配準(zhǔn)，是機(jī)器人真正參與手術(shù)的前提。只有準(zhǔn)確建立患者實(shí)際解剖位置與術(shù)前影像之間的空間對應(yīng)關(guān)系，機(jī)器人才能按照規(guī)劃路徑完成后續(xù)導(dǎo)航和操作；一旦配準(zhǔn)出現(xiàn)偏差，再精準(zhǔn)的規(guī)劃也難以轉(zhuǎn)化為精準(zhǔn)執(zhí)行。

傳統(tǒng)脊柱機(jī)器人通常需要通過術(shù)中3D射線掃描或CT掃描重新獲取影像后完成配準(zhǔn)，這一過程不僅增加了手術(shù)時(shí)間，也帶來了額外的射線暴露和流程復(fù)雜度。

春風(fēng)化雨則融合3D激光雷達(dá)、電磁導(dǎo)航及高精度骨科數(shù)字顯微鏡等多模態(tài)感知技術(shù)，可實(shí)時(shí)獲取患者解剖信息，并與術(shù)前影像自動匹配，實(shí)現(xiàn)無需術(shù)中3D射線掃描、1—2秒內(nèi)完成自動配準(zhǔn)，動態(tài)定位精度達(dá)到0.9毫米。

而秒級配準(zhǔn)的意義不只是快，更是讓醫(yī)生不用額外等待。傳統(tǒng)骨科機(jī)器人開始工作前，要先完成參考架安裝、術(shù)中掃描和配準(zhǔn)校等準(zhǔn)備工作，耗時(shí)數(shù)十分鐘。這段時(shí)間里，醫(yī)生只能在手術(shù)臺旁等機(jī)器人準(zhǔn)備完畢后才能進(jìn)入后續(xù)操作。

春風(fēng)化雨的三臂人形手術(shù)機(jī)器人則不同。患者體位擺好后，醫(yī)生消毒鋪巾、顯露切口的同時(shí)，視覺臂已同步完成掃描與配準(zhǔn)。醫(yī)生準(zhǔn)備就緒，機(jī)器人也同步就位。無需額外等待，也不會改變原有手術(shù)流程，大幅提升手術(shù)效率。

春風(fēng)化雨機(jī)器人在術(shù)中快速配準(zhǔn)

■ 精確實(shí)時(shí)監(jiān)測病人呼吸的體位和力反饋?zhàn)兓?/strong>

相比導(dǎo)航和配準(zhǔn)，更大的挑戰(zhàn)來自真實(shí)手術(shù)中的動態(tài)環(huán)境。

傳統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)建立的位置關(guān)系，本質(zhì)上基于某一時(shí)刻的靜態(tài)影像。但真實(shí)手術(shù)過程中，患者始終處于動態(tài)狀態(tài)：呼吸運(yùn)動會帶動椎體發(fā)生細(xì)微位移，器械進(jìn)入骨組織后的受力也會不斷變化。對于椎弓根螺釘置入這類毫米級精度要求的操作而言，即使術(shù)前規(guī)劃再精準(zhǔn)，如果機(jī)器人仍按照固定路徑執(zhí)行，也可能因這些動態(tài)變化影響最終精度。

針對這一難題，春風(fēng)化雨將動態(tài)感知能力引入機(jī)器人系統(tǒng)。其頭部視覺臂融合視覺感知、3D激光雷達(dá)和電磁導(dǎo)航等技術(shù)，能夠以0.9毫米的動態(tài)定位精度持續(xù)追蹤患者體位變化；同時(shí)，系統(tǒng)還可實(shí)時(shí)感知術(shù)中器械的力反饋?zhàn)兓袛嗷颊郀顟B(tài)及操作過程是否發(fā)生偏移。

在持續(xù)獲取體位與力反饋信息的基礎(chǔ)上，機(jī)器人能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整機(jī)械臂運(yùn)動軌跡，實(shí)現(xiàn)動態(tài)呼吸補(bǔ)償。也就是說，機(jī)器人不再按照術(shù)前規(guī)劃的一條固定路徑執(zhí)行，而是能夠隨著患者呼吸和術(shù)中狀態(tài)變化不斷修正操作，讓導(dǎo)航、定位與執(zhí)行始終保持一致，從而進(jìn)一步提升復(fù)雜脊柱手術(shù)的精準(zhǔn)性和穩(wěn)定性。

在北美脊柱學(xué)會年會上展示“呼吸隨動”功能

從三臂協(xié)同，到快速自動配準(zhǔn)，再到動態(tài)感知與呼吸補(bǔ)償，春風(fēng)化雨試圖重新定義“人形機(jī)器人”在骨科中的意義。這里的“人形”，并不是讓機(jī)器人擁有人的外形，而是讓機(jī)器人逐漸具備醫(yī)生工作的基本能力：雙手協(xié)同完成操作、實(shí)時(shí)感知患者狀態(tài)、持續(xù)修正執(zhí)行路徑，并始終在人機(jī)協(xié)同模式下參與手術(shù)。

當(dāng)機(jī)器人開始具備“執(zhí)行+感知+調(diào)整”的完整閉環(huán)，其角色也從導(dǎo)航工具逐步演進(jìn)為真正能夠參與復(fù)雜手術(shù)的人機(jī)協(xié)同系統(tǒng)。

03

全球臨床驗(yàn)證背后，中國骨科機(jī)器人爭奪下一代技術(shù)范式

醫(yī)療機(jī)器人是一條高度依賴臨床證據(jù)積累的賽道。相比實(shí)驗(yàn)室里的技術(shù)演示，一款產(chǎn)品只有不斷進(jìn)入不同國家、不同醫(yī)院、不同醫(yī)療體系，在真實(shí)臨床環(huán)境中持續(xù)接受驗(yàn)證，才能真正建立起臨床信任，也才能支撐后續(xù)的產(chǎn)業(yè)化與全球化。

對于春風(fēng)化雨而言，三個(gè)月內(nèi)完成歐洲科研裝機(jī)與國內(nèi)GCP注冊臨床，并不僅僅意味著新增兩個(gè)里程碑，更意味著其開始同時(shí)接受中國醫(yī)療器械注冊體系與歐洲臨床科研體系的雙重檢驗(yàn)。這背后體現(xiàn)的，不只是產(chǎn)品出海，而是一條圍繞科研、臨床、監(jiān)管持續(xù)驗(yàn)證的發(fā)展路徑。

目前，全球商業(yè)化骨科機(jī)器人仍主要圍繞單機(jī)械臂架構(gòu)展開，重點(diǎn)解決精準(zhǔn)導(dǎo)航與路徑定位問題。而隨著臨床需求進(jìn)一步向術(shù)中執(zhí)行和復(fù)雜操作延伸，機(jī)器人如何具備更強(qiáng)的執(zhí)行能力、感知能力和動態(tài)調(diào)整能力，正在成為下一階段的競爭焦點(diǎn)。

春風(fēng)化雨則開創(chuàng)性地探索出了三臂協(xié)同的人形機(jī)器人路徑，將視覺感知、操作執(zhí)行和動態(tài)調(diào)整等能力融合，使機(jī)器人具備更接近醫(yī)生雙手協(xié)同工作的能力。

從三臂協(xié)同，到自動配準(zhǔn)，再到動態(tài)感知與呼吸補(bǔ)償，春風(fēng)化雨不僅將具身智能理念引入骨科手術(shù)機(jī)器人，也率先推動這一技術(shù)路徑進(jìn)入GCP注冊臨床階段，推動骨科機(jī)器人向“智能操作”演進(jìn)。

隨著越來越多中國原創(chuàng)醫(yī)療機(jī)器人進(jìn)入全球臨床體系，未來中國企業(yè)競爭的，也將不再只是產(chǎn)品性能，而是在真實(shí)醫(yī)療場景中持續(xù)驗(yàn)證原創(chuàng)技術(shù)價(jià)值的能力。

秒追醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新

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