首臺臨床！國產首款完全自研骨科手術機器人

2026年2月11日，在四川大學華西醫院骨科中心，一臺由國產骨科手術機器人輔助完成的左側全膝關節置換術（TKA）順利實施。

患者為66歲女性，合并左膝骨關節炎、內翻及屈曲畸形，并有右膝 TKA 術后史，屬于骨科臨床中并不罕見、卻對操作穩定性與精準度要求極高的典型病例。

真正值得關注的，是手術中所使用的這套系統——HX 自研機械臂骨科手術機器人

該系統由元化智能科技（深圳）有限公司旗下全資子公司骨圣元化機器人（深圳）有限公司自主研發，并首次在真實臨床環境中完成完整手術流程驗證。

在國產骨科手術機器人發展路徑中，這被視為一個重要節點：核心執行部件——機械臂，首次實現從集成依賴走向完全自研，并進入高強度臨床驗證階段。

# 從“首臺手術”看國產骨科機器人的關鍵變化

過去數年，骨科手術機器人在導航、規劃和術前算法層面進展迅速，但在最關鍵的執行層，行業整體仍面臨一個現實問題：

大量系統仍依賴進口或通用型工業機械臂作為執行核心。

這并非技術路線選擇的偶然。

與導航系統不同，機械臂直接參與截骨等高風險、連續動作，對系統的要求遠不止“精度參數達標”，還包括：

• 高剛性與柔順控制的動態平衡

• 實時隨動下的穩定性與一致性

• 對醫生操作意圖的低延遲響應能力

在骨科場景中，一旦執行系統出現抖動、卡頓或鎖死，風險會被立即放大。因此，執行部件也被普遍認為是骨科機器人最難、也是最核心的技術門檻之一。

HX 的路徑選擇，正是從這里切入。

這一次，機械臂、控制系統與導航體系，不再是“拼裝式集成”，而是圍繞骨科手術場景，從底層開始協同設計。

# 產品拆解：一套為骨科手術而生的“完全自研”機器人系統1. 全鏈條自主研發：從系統設計階段就圍繞臨床需求展開

HX 自研機械臂骨科手術機器人的一個基礎特征，是系統層面的整體自研。

• 主控臺、導航儀與機械臂均為完全自研設計

• 覆蓋研發、生產、注冊、營銷與售后服務等全生命周期環節

• 在系統設計階段即可圍繞實際臨床使用場景進行整體優化

在數據與算法層面，系統基于國人解剖數據庫開發，在提升臨床適配性的同時，也兼顧了醫療數據的安全性與可控性。這種從源頭構建的一體化系統，使后續迭代不再受限于外部模塊邊界。

2. 自研機械臂：圍繞骨科手術需求重新構建執行核心

機械臂是骨科手術機器人中工程難度最高、風險暴露最直接的部分。

HX 所搭載的機械臂，是一款針對骨科手術應用場景完全自主研發的專用機械臂，而非通用機械臂的改造版本。

其設計思路，首先源于對骨科手術特點的明確指向：

• 面向關節置換、脊柱及創傷等典型骨科術式

• 聚焦高穩定性、高一致性與精準執行需求

圍繞這些需求，團隊進行了為期兩年的系統研發攻關，重點突破了多項關鍵工程問題，包括：

• 高精度零重力補償：降低操作負擔，使執行更貼近醫生手感

• 柔順控制與觸覺反饋：在穩定性與靈敏度之間取得平衡

• 混合驅動方案：在高剛度與低慣量之間實現兼顧

在結構設計上，機械臂采用關節全驅方案，各關節均為主動活動；末端三個關節采取平行設計，在擴大活動范圍的同時提升操作靈活度；超高剛性結構用于有效抑制術中振動，保障截骨過程的穩定性。

3. 人機協同體驗：順著醫生的術中節奏去設計系統

在實際應用中，HX 并未將目標簡單設定為“自動化操作”，而是圍繞主刀醫生的術中節奏，對控制與響應邏輯進行了針對性設計。

具體體現在：

• 內置智能碰撞預測算法，使截骨過程保持連續、流暢，減少卡頓

• 支持主刀醫生單手操作機械臂，降低術中人力與空間占用

• 支持任意平面懸停，確保術中位置穩定

• 動作執行具備一致性與可重復性，減少操作偏差

這種設計思路的核心，并不是替代醫生判斷，而是讓執行系統更自然地融入既有手術流程。

4. 三重安全防護：把約束嵌入執行過程本身

針對骨科手術中風險最高的截骨環節，HX 在執行系統中構建了多層安全防護機制。

• 隨動層面，實現無延時響應，并通過“空氣墻”虛擬邊界限定操作范圍

• 執行層面，對截骨邊緣、深度與角度設置三重安全限制

• 動態層面，對術野微小位移進行實時感知與補償

在安全范圍內，系統保持隨動狀態，使“手—眼”聯動始終處于可控區間，整體精度達到亞毫米級。

其核心思路，是將安全約束前置并嵌入執行過程，而非依賴事后校正

5. 智能導航系統：服務于效率與術中決策

HX 的智能導航系統貫穿術前與術中兩個階段。

在術前階段：

• 基于 CT 數據快速重建股骨與脛骨三維模型

• 僅需約 30 個配準點即可完成定位，縮短準備時間

在術中階段：

• 實時動態調整假體位置、力線與間隙

• 支持多種術式需求

• 通過多維度關節運動模擬，為執行過程提供持續參考與安全邊界

系統整體定位精度達到亞毫米級，為機械臂執行提供穩定空間基準。

# 結語從首臺手術到系統級驗證

HX 自研機械臂骨科手術機器人的首臺臨床應用，為國產骨科手術機器人提供了一次真實、完整的工程驗證場景。

在真實手術流程中完成系統級使用，本身就意味著其從主控、導航到機械臂執行端，已經具備穩定協同、可控運行的工程基礎。

從系統架構來看，這種全鏈條自研使機器人不再依賴外部執行模塊的適配，而能夠圍繞具體臨床需求持續迭代。其價值并不只體現在一次手術中，而體現在是否能夠在真實臨床環境下保持穩定、可重復，并在反復使用中不斷完善。

在此基礎上，HX 系統進一步支持科研數據的導出與分析，具備向科研型臨床應用平臺延展的條件；同時，通過與多家醫療機構展開合作，推動“產學研醫”的深度融合，為后續臨床研究與技術演進提供現實支撐。但這些開放與延展能力的前提，仍然是核心執行系統的自主可控。

也正是在這一意義上，HX 自研機械臂骨科手術機器人的臨床落地，呈現出國產骨科手術機器人發展的另一種可能路徑——從最難的執行部件出發，在真實臨床中完成驗證，并逐步構建可持續演進的系統能力

這一過程，不僅關乎技術自主，也為高質量骨科手術能力在更廣泛醫療場景中的可及性，提供了新的想象空間。