颅颌面部无牙颌种植手术的空间狭窄、术区毗邻重要解剖结构,对种植精度提出很高要求。医用智能机器人可以完成定位、操作双精准的目的。国家口腔疾病临床医学研究中心(上海交通大学医学院附属第九人民医院)吴轶群教授团队在上海交通大学医工交叉重点项目“面向狭窄空间精准颧种植手术的机器人机构设计及实时导航关键技术研究”的支持下,研发两款具有自主知识产权的口腔种植专用机器人。项目申请了8项专利,3项软件著作权,发表相关论文15篇,创新性地自主研制了导航仪、配套计算机、串联及并联机械臂、口腔导航专用配准标记、无源式参考架、自主设计研发的标定块及探针等硬件,通过光学导航系统下机器人自动标定技术实现了对机器人精确控制,并加入实时力反馈模块,针对不同骨质类型实现了机器人自动调整。基于前期工作基础,获得科技部国家重点研发计划子课题“口腔种植机器人手术终端系统的研发、评估及SOP制定”支持,研制国内首台无牙颌种植专用并联手术机器人,该机器人具有11个自由度,和光学导航系统整合,可实现无牙颌种植体的安全、精准和稳定植入,以期实现手术的智能化、精准化、微创化并努力成为“中国制造2025”制造强国战略的行业引领者。
图1 并联式无牙颌种植手术机器人。自动化并联式无牙颌种植手术机器人具有11个自由度,依据术前规划的路径,在动态导航系统的引导下在模型上精准完成种植窝洞的预备,同时具备力反馈模块,可根据不同骨密度进行推进速率调整。
图2 串联式无牙颌种植手术机器人。串联式无牙颌种植手术机器人可实现动态导航引导下颧种植体的精准植入,通过模型对比实验,验证了机器人自动植入颧骨种植体的终点偏差为 2.57 ± 1.73mm,符合临床精度要求。