一、基本情况

项目背景：随着中国人口老龄化加剧，膝关节疾病患者数量不断增加，胫骨高位截骨术(HTO)市场需求持续增长。传统 HTO 手术存在规划耗时、精度低、损伤大等问题，迫切需要智能化、精准的手术解决方案。本项目通过自主研发针对 HTO 术式的手术机器人整机系统以及高精度光学定位器与激光动力系统等核心部件，旨在构建智能化、高精度的 HTO 手术机器人系统，填补市场空白，显著提升手术精准性与安全性。

项目名称：胫骨高位截骨术智能手术机器人样机系统与核心部件。

项目目标：通过智能算法研发优化、高精度智能装置与动力组件等创新，搭建集成化系统平台，全面覆盖 HTO 手术规划、决策、导航、执行全流程，打造智能、精准、微创、易用、多功能的 HTO 手术机器人，提升手术质量与效率。

项目主要内容：患者术前医学影像分析与术前规划；术中导航与配准技术的开发；手术执行与安全约束的实现；激光动力骨消融系统设计与集成；高精度大视野手术器械空间定位；结构光配准与空间增强现实技术的应用。

项目来源：天津大学医疗机器人与智能系统研究院。

所属行业：医疗器械/装备制造业。

学院、负责人或团队介绍、前期合作情况：所属天津大学机械工程学院，天津大学医疗机器人与智能系统研究院是国内最早开展医疗手术机器人的研究团队。研制成功我国第一台腔镜手术机器人“妙手”系统，已顺利通过医疗检测机构检验，并顺利开展机器人辅助临床手术 100 余例。在手术机器人领域，获得天津市技术发明奖特等奖（2018）、天津市技术发明奖一等奖（2013）、中国专利优秀奖（2016）、中国优秀工业设计金奖（2016）、天津市专利金奖（2016）等重要奖励，获得国家/国际发明专利 100 余项，发表学术论文 100 余篇，具有深厚的研究基础。同时，在该领域研究过程中，已逐步形成一支结构合理稳定、科研能力强、有年龄优势的研究队伍，主要研究人员都具备多年相关方向的研究经历，与多家三甲医院有长期稳定的合作关系（如天津医院等），具有丰富的理论和实践经验，为学研医提供了良好的研究条件。

二、技术情况

技术方面：本项目旨在研发一款针对胫骨高位截骨术（HTO）的智能手术机器人样机系统及其核心部件。该系统通过集成医学影像分析、手术规划、导航配准、机械臂执行、定位系统、结构光配准和空间增强现实等多项关键技术，实现 HTO 手术全流程的智能化、精准化施行。

系统主要由术前规划模块、导航配准模块、手术执行模块、定位系统、结构光与 AR 模块以及激光动力系统六大核心模块构成，其主要具备以下技术优势：（1）手术规划智能化；（2）导航配准精准性；（3）手术执行智能控制；（4）定位系统高精度。本系统在技术指标上具有显著优势，可显著提高手术精准性、安全性与执行效率。填补目前 HTO 手术机器人市场空白。

知识产权方面：已公开专利 10 余项，全面覆盖手术规划、手术执行、产品系统、导航配准、远程手术等领域，核心技术方向包括图像处理与识别、导航配准、机器人控制、手术规划与远程医疗等。

成熟度从早期研发阶段逐步向产业化转化，特点突出表现为技术路线系统性强、创新性高。价值评估角度具有显著的技术前沿性、广泛的应用领域和较强的市场竞争潜力。不仅填补了国内 HTO 手术机器人技术空白，还为骨科手术智能化发展提供了关键技术支撑，预计将对医疗机器人产业生态产生重要影响。

三、产业化前景

应用场景：本项目主要面向胫骨高位截骨（HTO）手术，涵盖传统 HTO 手术全流程。适用于需要膝关节矫正的患者。当前，传统 HTO 手术面临术前规划耗时、术中精准度受限、手术执行依赖术者经验等问题。本系统通过智能规划、导航配准、手术执行的全流程优化，使手术更加精准、安全、高效。

商业模式：项目的主要商业模式包括设备销售，关键部件销售，以及软件与服务。（1）设备销售：整机销售，目标客户包括医院、医疗机构及骨科中心；（2）关键部件销售：如机器人定位器、激光动力系统等核心部件，可单独销售；

（3）软件及服务：提供智能化二维与三维 HTO 术前规划软件授权。

输出产品：本项目的研发将形成多个核心产品，包括：

（1）智能手术机器人整机系统；（2）术前医学影像分析与规划软件；（3）高精度多功能光学定位器；（4）激光动力骨消融系统。这些产品不仅可以作为完整系统销售，还可以模块化地推广给医院、科研机构及医疗设备生产商，形成灵活的市场拓展策略。

发展前景：市场需求增长：2024 年前三季度，国内骨科手术机器人市场规模较去年同期无太大变化，但国产化率超过 90%，市场集中度有所下降，这为新进入者提供了机会。而本产品针对 HTO 进行全方位功能设计，弥补目前市场中

HTO 手术机器人空缺，具有显著竞争力。

技术功能优势：本系统功能包括智能规划系统，混合导航与配准系统，手术控制执行，在精度，智能化，安全性等多方面对比同类产品有显著优势。其核心部件定位器系统精度高，功能多样，通过结构与材料设计、硬件与算法系统优化实现大适用范围、高精度、大视野定位功能，结构光配准和空间增强现实等功能；其核心部件激光动力系统产品定位为全新一代骨科手术动力执行系统方案，对现有执行系统为革命性进步；

竞争分析：目前市场上的进口骨科手术机器人价格 2000 万元以上，国产品牌价格约为 1500 万元。2024 年前三季度，在国内骨科手术机器人市场中，天智航、史赛克、美敦力和键嘉医疗市场份额排名稳居前四。前四名品牌市场集中度（CR4）从 2023 年前三季度的 88.25%降至 73.52%，下降了 15%左右。关键部件中，目前国内尚无激光动力骨消融系统的同类产品，市场尚属蓝海阶段，项目有较强的市场先发优势。

整体评估：当前市场中针对胫骨高位截骨术的机器人较为欠缺，而本产品在精度，功能等多方面具有显著优势与市场竞争力，在临床上有较大需求。此外，自研发的激光和定位器系统与机器人系统样机集成，也在成本、精度与功能等多方面具有显著优势，在临床上有较大需求。

潜在合作方：为了推动产业化落地，本项目计划与以下单位展开合作：（1）国内外医院和医疗机构：用于临床试验、应用推广及反馈优化；（2）医疗器械制造企业：用于部件的生产制造；（3）政府及行业协会：争取政策支持与专项基金，推动国产手术机器人市场发展；（4）科研机构及高校：共同研究手术机器人相关技术，包括 AI 影像分析、激光动力骨消融等关键技术。

四、实施需求

资金需求：项目总预算 85 万元。

场地需求：研发实验室：用于机器人系统与关键部件开发及调试；手术模拟实验室：用于动物实验，验证系统性能；合作医院手术室：用于临床试验和医生培训。

人员需求：本项目的成功实施需要多方面的专业人才，包括研究开发、临床验证、实验测试等环节，具体需求如下：

（1）    研究人员（预计 15-20 人）：主要负责系统研发、算法优化、硬件设计等。

（2）    医院医生（预计 5-10 人）：主要负责临床需求分析、术中测试及验证、关键数据标注，辅助研发并确保系统符合医疗标准和手术需求。

（3）    实验人员（预计 5-8 人）：主要负责设备组装、实验测试、性能验证等。

该团队将协同推进核心技术研发 → 样机搭建 → 临床试验 → 产品转化的全流程，确保项目顺利落地并实现产业化。

投资需求：前期投资：主要用于核心技术研发、样机搭建及临床试验，预计 5000-8000 万元；中期投资：在产品认证和市场推广阶段，预计需 2-3 亿元资金投入；长期投资：进入规模化生产与市场推广阶段，预计总投资超过 5 亿元。