具备半自动规划与碰撞检测功能的新型长骨骨折复位机器人系统

王喆隆，李海涛，史浩辰，陈晓军

（上海交通大学 机械与动力工程学院，上海 200240）

摘要：针对临床骨折复位手术中存在的感染、不愈合及畸形愈合等问题，本研究提出一种新型长骨骨折复位机器人系统。与现有机器人系统相比，该系统创新性地集成半自动手术规划新方法，可在监控下自主完成复位操作，为外科医生提供全流程临床辅助。此外，系统融合光学跟踪信息与机器人运动学模型，在复位过程中实时计算断骨位置，有效提升导航阶段对视线遮挡问题的容错率。该系统无需使用C形臂设备，可最大限度降低外科医生所受的辐射危害。为验证手术规划方法的有效性，本研究基于胫骨、股骨及腓骨骨折的临床数据开展轨迹规划实验；结果表明，所生成的规划路径长度短于现有方法。同时，本研究通过模型实验对系统精度进行验证，实验测得系统平均平移误差为0.96 mm，z轴旋转误差为0.26°，两项指标均满足临床应用要求。上述结果表明，该机器人系统有望辅助外科医生实施高精度手术操作，提升骨折复位精度，并缩短患者骨折复位时的运动路径长度。

关键词： 手术机器人，手术规划，骨折复位

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Cite this article

Wang, Z., Li, H., Shi, H. et al. Novel Robotic System with Semi-Automatic Planning and Collision Detection for Long Bone Fracture Reduction. J. Shanghai Jiaotong Univ. (Sci.) (2026). https://doi.org/10.1007/s12204-026-2913-1