科创中国
智能化精准外科手术机器人
发布时间: 2025-10-25
基本信息
合作方式：
技术服务
成果类型：
发明专利
行业领域：
生物与新医药技术,医疗仪器技术、设备与医学专用软件
成果介绍
在外科手术领域，影像引导下的精准穿刺（如肿瘤消融、活检等）是众多疾病诊疗的关键环节，但传统手术模式存在显著瓶颈：一是手术精度依赖医生经验，手动穿刺误差率高达 10%-15%，易导致病灶遗漏或周围组织损伤；二是设备兼容性差，多数手术机器人与磁共振（MR）、CT 等影像设备存在电磁干扰，无法实现实时影像引导；三是术中组织漂移（如呼吸导致的器官移动）难以精准补偿，影响手术效果；四是大型设备操作复杂，基层医院难以普及。
本项目作为清华大学智慧医疗研究院重点项目，聚焦数智外科领域，研发出医疗影像引导穿刺手术机器人及相关耗材。核心突破在于：采用小型化七自由度机械臂设计，可在 3T 超高磁场环境下稳定工作，与 MR、CT 等影像设备实现双向无电磁干扰，配合实时影像融合技术，实现亚毫米级（误差≤0.5mm）精准穿刺；创新集成人工智能算法，能动态识别术中组织漂移并实时补偿（响应延迟≤200ms），解决传统手术 “定位不准” 难题；具备完全自主可控的核心技术，从机械结构、电气控制到软件算法、AI 模型均实现国产化，摆脱对国外技术的依赖。
成果亮点
当前外科手术机器人领域存在三大技术壁垒：一是国外高端产品（如美敦力 Mazor X）与影像设备兼容性差，无法在 3T MR 下工作，实时引导能力缺失；二是国内同类设备多为通用型设计，未针对穿刺手术的 “微操作精度” 与 “组织漂移补偿” 优化，误差率超 8%；三是核心技术（如磁兼容电机、影像融合算法）依赖进口，成本高昂且维修周期长。
本项目的技术亮点在于 “精准化 + 兼容化 + 自主化” 的三重突破：其一，3T 磁兼容技术，采用特殊无磁材料与低电磁辐射驱动方案，机械臂在 3T MR 环境下运行时，影像信噪比损失≤5%，为国际首创，实现 “边扫描边手术” 的实时引导；其二，动态补偿算法，通过 AI 实时分析影像序列（如 MR 弥散加权成像），精准预测组织运动轨迹，穿刺误差控制在 0.5mm 以内，较传统手动操作降低 90%；其三，全链条自主可控，从七自由度机械臂（重复定位精度 0.02mm）、磁兼容电机到影像融合软件、AI 补偿模型，100% 国产化，成本较进口产品降低 60%；其四，小型化与易用性，设备占地仅 1.5㎡。
团队介绍
1. （项目首席科学家）：北京清华长庚医院外科教授，清华大学智慧医疗研究院核心成员，国际精准外科领域权威专家，主持国家级课题 8 项，发表 SCI 论文 60 余篇，擅长影像引导外科手术创新，负责项目临床需求定义与手术流程设计；
2. （技术负责人）：清华大学机械工程系教授，专注医疗机器人与磁兼容技术研究，主持 863 计划项目 4 项，获授权发明专利 30 项，主导机器人机械结构与控制算法研发；
3. （AI 算法负责人）：清华大学计算机系副教授，深耕医学影像分析与动态预测模型，负责组织漂移补偿算法与影像融合软件开发，相关技术获国际医学影像顶会（MICCAI）奖项；
4. （临床转化负责人）：北京清华长庚医院介入科主任医师，参与肝癌穿刺消融手术机器人临床前验证，制定手术操作规范与安全性评价标准。
团队融合临床医学、机械工程、计算机科学等多学科，联合北京精准医械科技有限公司，形成 “基础研发 - 工程转化 - 临床验证” 闭环，具备从技术创新到产品落地的全链条执行能力。
成果资料
产业化落地方案
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