自主式种植牙机器人的研制及临床应用

尹克云

摘要：根据相关研究报道可知，牙齿缺失对人体具有较为严重的伤害，目前我国存在缺失牙情况的人数已超过四亿，而以现如今的医疗技术来看，利用种植牙的方式进行缺失牙修复是一种较为不错的手段。本篇文章就围绕自主式种植牙机器人的研究工作展开深入讨论。

关键词：自主式种植牙机器人；研制；应用

现如今，我国在口腔种植领域投入了较大的研究力度，且从发展现状来看，也是较为理想的。据实际数据报道，每年植入种植体的数量不低于百万颗，发展速度十分迅猛。但是即便是这样的发展速度，平均来算，一万人中也只有十颗。相比于其他发达国家，我国与之差距依然较为悬殊。从这一可以看出，我国在口腔种植技术研发领域依然还有不小的进步空间。但是从另一方面来看，这也说明，我国在相关技术的研究方面也存在较多的问题，大部分从事相关工作的医生属于继续教育，在对其展开专业化培训的过程中，会遇到较多的难题，最终导致培训结果并不理想，这一情况的存在，使得医生无法为患者提供最佳的治疗方案。再者，由于口腔术的视野比较受限，这给手术操作带来了巨大的挑战，进而会影响手术结果。由于上述问题的存在，口腔种植领域的发展也会受到制约，为此，我们特选择了自主式种植牙机器人的深入研究。

一、自主式种植牙机器人的研究背景

医学机器人最早出现于上世纪八十年代，其主要代表有达芬奇机器人，这种手术机器人在研制成功后就被应用在临床实践工作中，经过长时间的应用可知，其具有诸多优势，如精准、高效以及安全等。从这可以看出，机器人技术应用于医学领域具有十分明显的优势，因而凭借这些优势，其在医学领域有了较为良好的发展前景，不少医生以及患者都对该技术手段抱有较大的期望。从医学机器人出现一直发展到现在，其已经历经了数十年的时间，在这段时间内，手术机器人的应用以及研发得到了极大程度的发展，其已经在医疗领域开始真正发挥作用。在手术机器人研发领域，美国遥遥领先，但是对比我国的发展来看，我们依然还有不小的努力空间，在手术机器人方面的研究起步较晚，但是从发展趋势来看，还是比较理想的，根据有关数据统计，我国利用手术机器人完成的手术数量一跃成为了世界第一。

在医学机器人领域，手术机器人所占据的比重非常高，从一般情况来讲，手术机器人可以详细划分为两种类型，一种是主从式机器人，另外一种是自主式机器人。对于前者而言，其主要发挥辅助作用，主要操作还是由医生来负责。对于后者而言，实际上是由机器人自主完成手术。

二、研究内容

（一）自主式种植牙机器人系统构成

机器人主要分为两部分内容，主要构成包括硬件以及软件。首先，对硬件系统进行解析可知，其主要由三部分组成，分别是末端执行器、机械手臂以及视觉系统。其次，分析软件系统，其主要包括视觉控制模块，这是软件系统中的核心部分，除此之外还包括手术规划模块等内容。

虽然手术机器人已经在临床领域开始应用，但是不少人对此依然存有疑虑，主要是担忧手术机器人的操作安全性。其实，这一问题不仅是患者最担心的，同时也是相关研究者最为关注的。为了保障机器人的安全性，我们特从以下几方面展开了相关分析。

1.力反馈

在末端执行器上装载力反馈系统，这样一来，在机器人工作过程中，如果感受到外部作用力出现问题，机器人就会做出减速等反应。举例说明，在上颌后牙种植过程中，比较容易出现并发症，如穿通上颌窦黏膜。利用手术机器人在进行操作的过程中，在穿破上颌窦窦底骨质的瞬间，力量会降低，这对患者而言具有一定的保护作用。

2.随动校准

这是一种随动系统，该系统的设置是为了保障手术精度。在手术过程中，如果患者的体位姿势发生轻微偏移，机器人也会有所反应，随之发生移动。这种反应速度非常快，反应时间甚至都用不了一秒钟。

3.急停设计

这一设计的主要目的是防止意外事件发生所带来的不良影响。如果在手术过程中出现紧急事件，医生可以紧急叫停手术机器人的行动。

三、研究成果

在2017年，全球首台自主式种植牙手术机器人被研发出来，王利峰是其主要研发者，其从2013年开始接触这一研究课题，根据实际调查可知，其在研讨这一课题之前，已经参与过多个医疗机器人的项目，且取得了不斐的成绩。在首台自主式种植牙手术机器人问世后，其开始应用于临床领域，在手术机器人的帮助下，医护人员的工作难度大大降低，其只需要在手术开始前为患者带上3D打印标识，在口腔内部以及外部做好运动路径，手术机器人可以完成的工作非常多，其无需依靠操作者，自行便可完成数据采集收集工作，除此之外，其还能够进行模拟以及数据矫正。

根据对传统种牙手术的了解可知，即便医生具有十分丰富的临床经验，但是其在具体操作过程中也可能出现偏差。如果有自主式种牙机器人的帮助，手术的可靠性以及精准度则会大幅度提升。除此之外，在种牙机器人的帮助下，手术实施的时间以及患者的恢复时间也会在一定程度上有所缩短。不仅如此，种牙机器人的应用，缓解了患者的疼痛不适感，并且也能够给医生减负，使其避免做过多重复性的体力工作。

四、实际应用

（一）案例一

患者年龄23周岁，症状表现为先天缺失且乳牙滞留。乳牙拔除三个月后，创口愈合零号，近远中间隙及牙槽骨量充足，计划植入Straumann4.1x10mm种植体两枚。在手术开始前，需要拍摄其口腔内部照片，然后根据患者的实际情况规划种植体路径，利用手术机器人进行操作。手术结束后迅速对患者展开修复治疗。

（二）病例二

患者年龄45周岁，症状表现为多牙连续缺失，近远中间隙及牙槽骨量充足，计划植入Astra5.0x10mm和4.0x11mm骨水平种植体两枚。在手术开始前，需要拍摄其口腔内部照片，手术过程中检查种植体方向及深度，手术结束后迅速对患者展开修复治疗。

总结

根据上述实际研究可知，自主式种牙机器人的植入精度为0.2到0.4毫米，约为人工手术的五分之一，其自主性强、精准度高。数字化技术是口腔医学未来发展的主要方向，机器人手术展现了诸多优势，希望有关研究者能够在该方面进行深入研究，从而使更多患者受益。

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