首台临床！国产首款完全自研骨科手术机器人

2026年2月11日，在四川大学华西医院骨科中心，一台由国产骨科手术机器人辅助完成的左侧全膝关节置换术（TKA）顺利实施。

患者为66岁女性，合并左膝骨关节炎、内翻及屈曲畸形，并有右膝 TKA 术后史，属于骨科临床中并不罕见、却对操作稳定性与精准度要求极高的典型病例。

真正值得关注的，是手术中所使用的这套系统——HX 自研机械臂骨科手术机器人

该系统由元化智能科技（深圳）有限公司旗下全资子公司骨圣元化机器人（深圳）有限公司自主研发，并首次在真实临床环境中完成完整手术流程验证。

在国产骨科手术机器人发展路径中，这被视为一个重要节点：核心执行部件——机械臂，首次实现从集成依赖走向完全自研，并进入高强度临床验证阶段。

# 从“首台手术”看国产骨科机器人的关键变化

过去数年，骨科手术机器人在导航、规划和术前算法层面进展迅速，但在最关键的执行层，行业整体仍面临一个现实问题：

大量系统仍依赖进口或通用型工业机械臂作为执行核心。

这并非技术路线选择的偶然。

与导航系统不同，机械臂直接参与截骨等高风险、连续动作，对系统的要求远不止“精度参数达标”，还包括：

• 高刚性与柔顺控制的动态平衡

• 实时随动下的稳定性与一致性

• 对医生操作意图的低延迟响应能力

在骨科场景中，一旦执行系统出现抖动、卡顿或锁死，风险会被立即放大。因此，执行部件也被普遍认为是骨科机器人最难、也是最核心的技术门槛之一。

HX 的路径选择，正是从这里切入。

这一次，机械臂、控制系统与导航体系，不再是“拼装式集成”，而是围绕骨科手术场景，从底层开始协同设计。

# 产品拆解：一套为骨科手术而生的“完全自研”机器人系统1. 全链条自主研发：从系统设计阶段就围绕临床需求展开

HX 自研机械臂骨科手术机器人的一个基础特征，是系统层面的整体自研。

• 主控台、导航仪与机械臂均为完全自研设计

• 覆盖研发、生产、注册、营销与售后服务等全生命周期环节

• 在系统设计阶段即可围绕实际临床使用场景进行整体优化

在数据与算法层面，系统基于国人解剖数据库开发，在提升临床适配性的同时，也兼顾了医疗数据的安全性与可控性。这种从源头构建的一体化系统，使后续迭代不再受限于外部模块边界。

2. 自研机械臂：围绕骨科手术需求重新构建执行核心

机械臂是骨科手术机器人中工程难度最高、风险暴露最直接的部分。

HX 所搭载的机械臂，是一款针对骨科手术应用场景完全自主研发的专用机械臂，而非通用机械臂的改造版本。

其设计思路，首先源于对骨科手术特点的明确指向：

• 面向关节置换、脊柱及创伤等典型骨科术式

• 聚焦高稳定性、高一致性与精准执行需求

围绕这些需求，团队进行了为期两年的系统研发攻关，重点突破了多项关键工程问题，包括：

• 高精度零重力补偿：降低操作负担，使执行更贴近医生手感

• 柔顺控制与触觉反馈：在稳定性与灵敏度之间取得平衡

• 混合驱动方案：在高刚度与低惯量之间实现兼顾

在结构设计上，机械臂采用关节全驱方案，各关节均为主动活动；末端三个关节采取平行设计，在扩大活动范围的同时提升操作灵活度；超高刚性结构用于有效抑制术中振动，保障截骨过程的稳定性。

3. 人机协同体验：顺着医生的术中节奏去设计系统

在实际应用中，HX 并未将目标简单设定为“自动化操作”，而是围绕主刀医生的术中节奏，对控制与响应逻辑进行了针对性设计。

具体体现在：

• 内置智能碰撞预测算法，使截骨过程保持连续、流畅，减少卡顿

• 支持主刀医生单手操作机械臂，降低术中人力与空间占用

• 支持任意平面悬停，确保术中位置稳定

• 动作执行具备一致性与可重复性，减少操作偏差

这种设计思路的核心，并不是替代医生判断，而是让执行系统更自然地融入既有手术流程。

4. 三重安全防护：把约束嵌入执行过程本身

针对骨科手术中风险最高的截骨环节，HX 在执行系统中构建了多层安全防护机制。

• 随动层面，实现无延时响应，并通过“空气墙”虚拟边界限定操作范围

• 执行层面，对截骨边缘、深度与角度设置三重安全限制

• 动态层面，对术野微小位移进行实时感知与补偿

在安全范围内，系统保持随动状态，使“手—眼”联动始终处于可控区间，整体精度达到亚毫米级。

其核心思路，是将安全约束前置并嵌入执行过程，而非依赖事后校正

5. 智能导航系统：服务于效率与术中决策

HX 的智能导航系统贯穿术前与术中两个阶段。

在术前阶段：

• 基于 CT 数据快速重建股骨与胫骨三维模型

• 仅需约 30 个配准点即可完成定位，缩短准备时间

在术中阶段：

• 实时动态调整假体位置、力线与间隙

• 支持多种术式需求

• 通过多维度关节运动模拟，为执行过程提供持续参考与安全边界

系统整体定位精度达到亚毫米级，为机械臂执行提供稳定空间基准。

# 结语从首台手术到系统级验证

HX 自研机械臂骨科手术机器人的首台临床应用，为国产骨科手术机器人提供了一次真实、完整的工程验证场景。

在真实手术流程中完成系统级使用，本身就意味着其从主控、导航到机械臂执行端，已经具备稳定协同、可控运行的工程基础。

从系统架构来看，这种全链条自研使机器人不再依赖外部执行模块的适配，而能够围绕具体临床需求持续迭代。其价值并不只体现在一次手术中，而体现在是否能够在真实临床环境下保持稳定、可重复，并在反复使用中不断完善。

在此基础上，HX 系统进一步支持科研数据的导出与分析，具备向科研型临床应用平台延展的条件；同时，通过与多家医疗机构展开合作，推动“产学研医”的深度融合，为后续临床研究与技术演进提供现实支撑。但这些开放与延展能力的前提，仍然是核心执行系统的自主可控。

也正是在这一意义上，HX 自研机械臂骨科手术机器人的临床落地，呈现出国产骨科手术机器人发展的另一种可能路径——从最难的执行部件出发，在真实临床中完成验证，并逐步构建可持续演进的系统能力

这一过程，不仅关乎技术自主，也为高质量骨科手术能力在更广泛医疗场景中的可及性，提供了新的想象空间。