“Robin”旨在将机器人膝关节手术提升到一个新的水平

总部位于意大利的医疗技术公司 Orthokey 开发了机器人系统“Robin”，为手术室中的骨科医生提供支持。该系统以 KUKA 的 LBR Med 为基础，通过其导航系统可实现精确的机器人辅助式全膝关节置换术。

“Robin”提升膝关节手术的精度

手术能否成功往往取决于外科医生的经验和技术 – 手术越复杂，外科医生就越重要。医生在人工操作时会使用机械设备，这样既耗时又很容易出错。凭借“Robin”，Orthokey 开启了一扇通往先进的计算机辅助骨科手术的大门。Robin 是一款术中机器人系统，可辅助外科医生规划和定位骨科植入物并进行精确的骨切除。为此，该系统需要使用患者的个人档案以及特定的运动学和解剖学特征。“我们在患者身上放置了多个跟踪器，可通过精度小于 1 毫米的摄像头进行观察。这样，外科医生就可以在进行切除手术之前，根据每个病人的具体情况规划植入物的正确位置，”Orthokey 产品经理 Simone Bignozzi 在解释“Robin”背后的原理时说道。

功能和经验决定一切

意大利博洛尼亚里佐利骨科研究所（Istituto Ortopedico Rizzoli）的骨科医生 Domenico Alesi 博士特别称赞了该系统的易用性：“‘Robin’直观且外形亮眼。所有界面都为用户简化了复杂的流程，使他们的工作更加轻松。”“Robin”还基于模块化方法，考虑到了不同的植入物制造商和医院理念。最后但同样重要的是，Orthokey 的手术室解决方案依赖于高质量的组件，包括 KUKA 灵敏的轻型机器人 LBR Med。

Orthokey 的工程师们对各种机器人进行了比较，也考虑过自主研发。但随后，KUKA 的 LBR Med 机器人进入了他们的视野，凭借三大优势让他们信服，正如 Orthokey 公司“Robin”项目首席技术官 Maria Pasquini 所说：“首先，这款机械臂已经通过认证，可以方便快捷地集成到医疗设备中，这简化了整个系统的认证流程，使其能够更快地推向市场。其次，拥有七个自由度以及每个关节中的传感器，可以提高机器人在手术室中的精确度和灵活性。第三，LRB Med 是一款成熟且备受认可的解决方案，配备了可靠的软件，因此我们从一开始就能快速有效地开展工作。”

联合开发

一开始的理念就是要设计出比同类解决方案更加简单和小巧的系统。Orthokey 与维罗纳大学合作开发了第一台样机。“概念验证在八个月后完成，九个月后则完成了硬件和软件的开发。第一版产品已准备就绪，相关资料也已提交给认证机构进行产品认证。”Bignozzi 这样描述“Robin”在手术室应用之路上的坎坷经历。

在整个过程中，该团队与 KUKA 的研发团队密切合作，并从他们的经验中获益匪浅。“很显然，KUKA 是一家在医疗应用领域享有盛誉的机器人公司，可以借鉴从众多项目中获取的知识。每位团队成员的全力以赴帮助‘Robin’取得了成功，”Pasquini 强调说。

高精度人机协作

那么，“Robin”是如何进行干预的呢？在手术开始前，手术室工作人员会精心准备手术区域，以确保人与机器人系统之间的顺畅互动。机器人系统的正确定位至关重要，这样才能与手术团队无缝整合，并在手术室内实现高效的可操作性。设备的精确定位和机器人系统的仔细校准对于整个手术过程中顺畅、无故障的工作流程至关重要。

在手术过程中，外科医生使用红外线标记在机器人系统上绘制患者的解剖结构。这些标记使患者对于设备“可见”。然后，系统可以实时跟踪患者的解剖结构和位置，确保手术过程中的精确对准和引导。

由于患者的解剖结构已在屏幕上记录并可视化，外科医生现在可以精确地规划骨切除的策略。患者特征的详细可视化使外科医生能够制定合适的手术方法。一旦计划最终确定，机械臂就会开始发挥作用。“首先，它在自动模式下工作并精确地接近患者。一旦到达指定区域，手术就进入协作阶段。在这种模式下，外科医生可以手动将“Robin”手持的切割导向器调整到目标平面，同时机械臂保持极高的精度，并确保切割导向器在整个过程中保持精确定位。在骨切除的每个步骤中都会重复使用这种协作方法，以确保始终如一的精度，”Alesi 博士在描述医生和医疗机器人之间的合作时说道。

完成所有必要的骨切除后，外科医生将骨科植入物植入患者体内。在这一最后阶段，外科医生将在机器人系统的屏幕上密切监控腿部运动系统和整体效果。“这种全面的监控可确保植入物放置准确并达到预期的手术效果。只要外科医生确认手术成功，就表示手术完成，患者将转入术后护理，”Alesi 医生说。

手术室中的搭档

“Robin”已做好上市准备。目前正在按照医疗器械法规（MDR）进行认证，之后 Orthokey 打算在多个国家申请进一步的批准，例如：明年向美国食品药品监督管理局（FDA）申请批准。“为了实现这一目标并不断改进我们的系统，我们正在与全球多家参考中心合作。一直以来都获得了积极的反馈。用户对‘Robin’的尺寸和重量以及手术流程的简易性表示赞赏，”Simone Bignozzi 说。

对于开发人员来说，重要的是医疗机器人不会被视为外科医生的竞争对手，而是被用作手术室中的助手。这对年轻外科医生来说尤其有利，因为相比于传统手术中的学习，他们可能会更快获得进步。“‘Robin’不会限制工作机会，而是会提高相关人员的技能。包括外科医生在内的手术室工作人员将学习如何与附加设备进行无缝互动。外科医生将从以患者为中心的手术中获益，并可减少异常值，尤其是对手术次数较少的外科医生而言。这将对手术室的设置产生影响，但这种影响微乎其微。更好地培训住院医师和研究员、更好地了解膝关节手术程序、收集更可靠的数据以及促进外科实践的进一步发展，这些都是该系统的额外优势，”Maria Pasquini 强调。

机器人膝关节手术提升到新水平

Domenico Alesi 博士还确信，“Robin”将把外科手术提升到一个新的水平。“该解决方案旨在短期内提高手术过程的精度，减少手术手势的数量，降低不同外科医生之间的差异性，从而获得可重复且更精确的结果。所有这些都可能带来更好的手术效果。从中期来看，这将使我们能够进一步开发外科手术并发现最重要的影响因素，”这位外科医生表示。