一文厘清关节置换机器人的自动化与自主化：发展历程、现状与未来方向

关节置换手术机器人是医疗机器人领域发展最早、最成熟的分支之一。自1992年ROBODOC完成世界首例骨科机器人手术以来，这一领域走过了三十余年的历程。与其他外科机器人不同，关节置换机器人的发展始终围绕着一条清晰的主线展开：机器在手术中承担的角色，究竟应该到什么程度。从早期主动式（active）机器人独立执行截骨磨削，到半主动（semi-active）系统由医生手持机械臂在虚拟边界内操作，再到今天以CUVIS、Monogram为代表的“任务自主”乃至“全自主”系统的回归，关节机器人的自动化程度经历了一个“螺旋式上升”的过程^[1-4]。

需要首先厘清两个概念。“自动化”（automation）指机器按照预设程序执行标准化操作的能力，其核心是“做得准”——机械臂按术前规划精准完成截骨、磨削，消除人手操作的变异；“自主化”（autonomy）则指机器在术中自主感知环境、分析数据并实时决策的能力，其核心是“自己想”乃至“自己做”——机器理解手术情境，生成或调整手术策略，并在医生监督下乃至无需医生持续干预地执行^[5-6]。当前临床上广泛使用的MAKO、ROSA等系统属于高度自动化但低自主化的1级（机器人辅助）系统；而2025年7月Monogram公司完成的世界首例全自主锯式膝关节置换术，则标志着关节置换机器人正式叩响了高等级自主化的大门^[7-8]。

本综述以关节置换机器人（重点为膝关节TKA/UKA与髋关节THA）的自动化、自主化演进为主线，系统梳理以ROBODOC、CUVIS、Monogram及国产机器人为代表的技术发展、临床现状与未来方向，并结合自主等级评价框架与最新临床证据，为关节外科同道提供参考。

图1骨科手术机器人分类总览（引自Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 2025年^[9]）

讨论自动化与自主化，首先需要公认的分级语言。2017年Yang等在Science Robotics提出医疗机器人自主等级（LoA）框架，将自主性分为0级（无自主）至5级（完全自主）六个等级^[5]。2024年4月，西奈山伊坎医学院Audrey Lee等在此基础上提出“手术机器人自主等级”（Levels of Autonomy in Surgical Robotics，LASR）分类系统，并对2015—2023年FDA批准的全部手术机器人进行了系统回顾^[6]。

LASR分级要点如下：0级为无自主，设备不提供任何动作辅助；1级为机器人辅助，医生直接、连续地控制系统全部运动，机器人提供被动支持或主动引导（如触觉反馈、运动约束）；2级为任务自主，机器人在医生选定任务后可执行并监控预编程的自动化动作，但不能独立生成计划参数；3级为有条件自主，机器人可从术前扫描等数据流中提取参数，自主生成针对患者的手术策略，经医生选择或修改后自动执行并通过实时术中影像持续监控、更新策略；4级为高度自主，机器人可主动生成并选择**手术计划，经批准后自动执行，术中自主微调，极端情况下请求医生介入；5级为完全自主，机器人无需医生事先批准即可独立完成整个手术流程的决策与执行^[6]。

该研究从37981条数据库记录中最终识别出49种手术机器人，结果显示：86%（42种）处于1级；8%（4种）达到2级（任务自主）；仅6%（3种）达到3级（有条件自主）；没有任何已获批产品达到4级或5级^[6]。这一分布清晰地表明：当前手术机器人的主体仍是“医生的延伸”，真正的自主化刚刚起步。值得注意的是，关节置换领域的TSolution One（ROBODOC直系后代）正是少数被归入2级任务自主的系统之一，骨科实际上走在外科自主化探索的前列^[6,10]。

图2 2017年杨广中等在Science Robotics提出的医疗机器人自主等级（LoA）框架

图3 LASR手术机器人自主等级分类框架（引自Lee等，Scientific Reports 2024^[6]）

图4 FDA批准手术机器人数量与自主等级分布（2015—2023年）：绝大多数为1级，无4级及以上产品^[6]

图5 各专业领域手术机器人的自主等级比较（引自LASR系统综述^[6]）

（一）ROBODOC与TSolution One：任务自主的开创者

关节置换自动化的历史起点是ROBODOC项目。1986年，加州Sutter总医院骨科医生William Bargar与IBM研究院的Russell Taylor合作启动该项目，目标是让机器人代替人手完成非骨水泥型全髋置换的股骨髓腔磨削——手工骨锉扩髓的假体充填率仅约20%—30%，而机器人磨削可将假体与髓腔的匹配精度提高一个数量级^[1-2]。项目历经加州大学戴维斯分校体外实验（1987—1989）与犬类手术研究（1989—1991），于1992年11月7日由Bargar医生完成世界首例机器人辅助人工髋关节置换术，被公认为骨科机器人手术的开端^[1-2]。  

图6  William Bargar 医生与他研发的 ROBODOC 系统

图7  Russell H. Taylor---医疗机器人之父

ROBODOC是典型的主动式（active）机器人：术前CT三维规划（ORTHODOC工作站），术中通过股骨髁上定位钉配准后，机械臂携带高速磨钻按规划自主完成髓腔磨削，医生在旁监督并可随时急停。1994年起ROBODOC在德国、日本等中心大规模应用，累计完成数万例THA。其临床证据经历了时间的检验：Bargar等2018年报告的随机对照试验14年随访显示，机器人组与手工组在长期生存率上无显著差异，证实了主动磨削的长期安全性^[11]；而德国多中心研究则提示早期版本存在手术时间长、软组织激惹（臀中肌损伤）等问题，推动了系统的持续改良^[12]。公司几经更名（Integrated Surgical Systems→Curexo Technology→2014年更名THINK Surgical），系统演进为TSolution One^®，2015年获FDA 510(k）批准用于THA与TKA，成为FDA体系内罕见的“任务自动化”关节机器人——磨骨、切削由机器人自动完成，医生全程监督^[10,13]。

TSolution One的临床证据同样扎实。Liow等系统综述显示其可将下肢机械轴离群值显著减少，假体定位精确^[10]；Stulberg等的多中心研究证实了主动式机器人TKA的早期安全性与有效性^[14]。ROBODOC/TSolution One的历史意义在于：它确立了“术前影像规划—术中精确配准—机器人自主执行”这一自动化骨科手术的基本范式，此后的所有关节机器人，无论主动还是半主动，都是这一范式的变体^[1,10]。

图8  ROBODOC原型机（美国国家历史博物馆/史密森学会收藏）

图9  TSolution One®手术系统——ROBODOC的直接继承者，FDA批准的任务自主型关节机器人

图10   TSolution One系统与TPLAN 3D术前规划工作站（图片来源：PRNewswire/THINK Surgical）

（二）CASPAR：全主动TKA的先行与退场

与ROBODOC几乎同期，德国Ortho Maquet公司推出了CASPAR（Computer Assisted Surgical Planning And Robotics）系统。2000年3月，Siebert等用CASPAR完成全球首例机器人辅助全膝关节置换术，验证了“3D术前规划+机器人精准执行”在膝关节的可行性^[15]。CASPAR同样是全主动模式：机器人按规划自主完成股骨、胫骨截骨磨削。然而其临床结局并不理想——前瞻对照研究显示机器人组力线精度虽有优势，但手术时间显著延长、早期功能无差异，且全主动模式无法应对术中软组织张力变化等实时变量^[15-16]。随着母公司被收购，CASPAR于2008—2009年退出市场。CASPAR的教训深刻影响了后续二十年的技术路线：脱离医生实时判断的全自动模式难以立足，行业集体转向“医生主导、机器约束”的半主动模式^[3-4]。

图11   CASPAR全自动手术机器人

图12  膝关节骨科手术机器人产品发展时间轴：从CASPAR（1997）、ACROBOT（1999）到MAKO、ROSA、VELYS、CORI等（引自Front Bioeng Biotechnol 2025^[9]）

（三）ACROBOT：从全自动退回“主动约束”

英国帝国理工学院Brian Davies教授团队选择了第三条道路。针对早期主动机器人“要么全自动、要么全手动”的两难，Davies于1990年代提出“主动约束”（active constraint）概念：将手术区域划分为安全区、移行区与禁止区，医生始终手持机械臂末端进行操作，机器人不主动切除，而是通过力反馈对医生的手施加约束——在安全区内运动自由，接近边界时阻力渐增，越过禁区则完全锁定^[17]。1999年Acrobot公司成立，系统定型为车载式“Acrobot Sculptor”，专门用于微创单髁置换（UKA）。Cobb等2006年发表的前瞻随机对照研究显示，Acrobot组假体位置全部达标而传统组仅40%，以高质量循证证据确立了半主动模式的地位^[17]。ACROBOT的“主动约束”思想被MAKO完整继承并发展为“触觉引导”（haptic guidance），成为今天半主动机器人的共同语言^[3-4]。回望历史，这是自动化进程的一次理性回退：把“决策权”还给医生，把“精确执行”留给机器——人机协同由此成为行业共识。

图13  Acrobot Sculptor系统、术中操作与“主动约束”原理示意（约束路径与控制点梯度）（图片来源：ScienceDirect）

图14  Acrobot系统术中磨削场景与术前规划软件界面（图片来源：ScienceDirect）

（一）半主动系统主导的主流市场

2010年代起，关节置换机器人进入“主从协同、人机共融”的2.0时代，自动化（精确执行规划）全面普及，而自主化暂时让位。这一时期的代表系统均为1级（机器人辅助）LASR等级，但其自动化内涵不断深化：

MAKO（Stryker）：2006年Martin Roche完成全球首例机器人辅助内侧UKA，2013年被Stryker收购，2025年全球累计手术量突破250万例，是目前规模**的关节机器人平台。其核心是“术前CT规划+触觉边界引导”，机械臂由医生握持，在虚拟墙内半主动磨削，覆盖UKA、TKA、THA与髌股关节置换。Dunbar等以术后CT验证显示其股骨假体各方向误差在0.8mm和0.9°以内^[18]；Plate等证实其软组织平衡精度可达0.53mm、83%病例在1mm以内^[19]；Roche本人185例MAKO UKA十年随访假体存活率99%、满意率97%，为机器人辅助手术提供了迄今最强的长期证据之一^[20]。

NAVIO/CORI（Smith+Nephew）：开创“免影像（imageless）+手持半主动”路线，2012年获FDA批准，无需术前CT，通过术中解剖标定建立坐标系，手持磨钻超出规划边界时自动停钻或回缩；2020年升级为CORI，拓展至TKA与翻修^[3-4]。

ROSA Knee（Zimmer Biomet）、VELYS（DePuy Synthes/J&J）分别于2019、2021年获批，均属半主动或被动定位平台：VELYS的机械臂不自主移动，通过软件边界限制医生操作范围实现精准截骨。值得一提的是手持化、小型化趋势：THINK Surgical的TMINI无线手持机器人2023年获FDA批准，以“开放植入物平台”策略兼容9种假体系统，并被Zimmer Biomet引入分销，Sah等报告其首批25例rTKA无一例HKA离群^[21]。

图15 Martin W. Roche医生----世界首例关节置换辅助传感器的实施者， MAKO Surgical RIO 系统的开发者

图16 MAKO SmartRobotics系统（图片来源：Stryker官网）

图17 CORI手持机器人系统及RI.INSIGHTS数据平台，覆盖TKA、UKA、翻修与THA（图片来源：Smith+Nephew官网）

图18 ROSA手术机器人平台（图片来源：Zimmer Biomet官网）

图19 ROSA Knee with OptimiZe系统界面（图片来源：Zimmer Biomet官网）

图20 VELYS机器人辅助膝关节置换术中场景（图片来源：DePuy Synthes/J&J MedTech）

图21 TMINI微型手持机器人：无线手持、CT规划、开放植入物平台（图片来源：THINK Surgical/PRNewswire）

（二）CUVIS-joint：主动式（任务自主）机器人的当代回归

在半主动系统占据主流的同时，韩国CUREXO公司（首尔）推出的CUVIS-joint系统代表了主动式（active/autonomous）机器人在当代的回归，也是目前全球临床应用规模**的任务自主型关节机器人（印度由Meril Healthcare支持推广）。与MAKO的“医生握持机械臂”截然不同，CUVIS-joint的机械臂在术中通过6mm斯氏针与患者股骨、胫骨牢固连接，完成注册标定后，机械臂按术前CT规划（J planner）自主携带6.2mm磨钻完成股骨、胫骨各平面的磨削，医生不接触机械臂，仅通过应急手动接管按钮实施监督^[22]。

其安全体系体现了当代任务自主机器人的典型设计：骨运动监测（BMM）系统实时追踪肢体微动，位移超过1mm阈值机械臂即刻冻结；磨削力矩异常（软组织缠绕、硬化骨）自动停机；内置持续盐水灌注防止骨热损伤；软件允许术中调小股骨假体型号但禁止调大，以防突破骨边界^[22]。临床证据方面，Chandrashekar等报告印度单中心连续500例CUVIS自主机器人TKA：无一例神经血管损伤、内侧副韧带或伸膝装置损伤，无因软组织威胁中途放弃；术后HKA轴0.9°±1.2°、冠状面与矢状面假体位置偏差均在1.2°以内、无一离群；末150例手术时间稳定在90分钟以内，最短止血带时间59分钟^[22]。Bhat等报告624膝（360例）CUVIS机器人TKA采用间隙平衡+功能对线技术，OKS评分由术前15.82提升至术后6个月42.07，无翻修^[23]。这些大样本数据说明：在骨骼这一“刚性、解剖相对固定”的术野中，任务自主机器人已能达到不劣于、甚至优于半主动系统的精度与安全性——这正是骨科自主化先于软组织外科落地的根本原因。

图22  CUVIS-joint主动式关节置换机器人（CUREXO/Meril）：机械臂与患者骨骼刚性连接，自主执行磨削（图片来源：Meril官网）

图23  CUVIS-joint被称为“印度首台全自动化关节手术机器人”，在印度完成大规模临床应用（图片来源：Meril官网）

（三）Monogram mBôs与全球首例全自主锯式TKA

2025年成为关节置换自主化的标志性年份。美国Monogram Technologies公司（奥斯汀）开发的mBôs TKA系统于2025年3月获FDA 510(k）批准（半自主版本）；2025年4月获印度CDSCO批准，与全球**骨科连锁之一Shalby合作开展102例多中心临床试验；2025年7月26日，该系统在印度艾哈迈达巴德Krishna Shalby医院完成世界首例全自主锯式机器人膝关节置换术——与CUVIS的磨钻（milling/burr）不同，mBôs采用摆锯（saw）自主截骨，更贴近主流TKA器械习惯，其锯片配备“肌肉触觉传感”等安全防护，宣称可避免软组织损伤^[7-8]。公司CEO Benjamin Sexson与创始人Douglas Unis医生均评价手术“完美执行了术前规划”。

资本市场随即给出强烈回应：2025年7月14日，捷迈邦美（Zimmer Biomet）宣布以约1.77亿美元 upfront（每股4.04美元现金，外加最高12.37美元/股的里程碑CVR，企业价值约1.68亿美元）收购Monogram，并于2025年10月7日完成交割。捷迈邦美CEO Ivan Tornos明确表示，此举旨在使公司成为“骨科领域首个提供全自主机器人解决方案的企业”，mBôs将与ROSA平台（全球装机已近2000台）形成“影像+免影像、半自主+全自主”的完整组合，预计2027年初与捷迈邦美假体配套商业化^[8,24]。这一收购的产业含义极为深远：全球**关节假体企业正式将“全自主”列为战略方向，关节置换机器人的竞争赛道已从“辅助精度”切换到“自主等级”。

图24  Monogram mBôs TKA系统：导航台车与七轴机械臂（图片来源：OrthoWorld）

图25  mBôs系统特写：自主摆锯执行截骨（图片来源：ODT Magazine）

图26 mBôs系统全貌（图片来源：MassDevice/Monogram Technologies）

图27 首例全自主锯式机器人TKA术后X线片（2025年7月26日，印度Krishna Shalby医院）（图片来源：OR Today/Monogram）

（四）国产关节机器人的自动化进程与自主化探索

国产关节置换机器人2020年后进入收获期。截至2025年，微创机器人“鸿鹄”（2022年4月获批TKA，2023年拓展THA，并获FDA、CE认证出海）、和华瑞博HURWA（2022年1月KRobot-5800、2023年5月KHRobot-6800）、纳通“三位一体”关节机器人（2023年国内首个单髁机器人注册证、2024年全膝获批）、长木谷ROPA（AIJOINT术前AI规划+ROPA执行机器人，2023年获批）、天智航天玑系列（创伤脊柱起家，向关节拓展）等相继上市，形成“多强并立”的格局^[25-27]。

从自动化属性看，当前国产主流产品均属半主动（医生握持/引导机械臂，虚拟墙+力反馈保障安全）的1级系统，与MAKO同代际；其核心突破在于全产业链自主化——自研机械臂、自研光学导航、自研规划软件，并针对中国患者解剖特点优化。临床证据快速积累：夏润之等前瞻研究证实“鸿鹄”截骨精度与力线控制优异^[28]；2023年11月，301医院第四医学中心柴伟团队牵头、发表于International Orthopaedics的鸿鹄与国际顶尖机器人头对头对照研究（1年随访）显示，两组在下肢对线准确性、手术时间、失血量及膝功能评估上无显著差异，标志着国产机器人达到国际**水平^[29]。此外，鸿鹄已完成多例5G远程机器人辅助TKA（含西藏高原地区），为远程自动化手术探路^[27]。

在自主化探索方面，中国团队已实现从“跟跑”到“领跑”的跨越。解放军总医院骨科医学部关节外科李海峰医生团队基于末端摆锯型机器人，自主研发“智能巡航截骨模式”：机器人按规划自主完成全部截骨平面的巡航式切割，医生监督而不接触机械臂。2024年12月30日，该团队完成世界首例该模式机器人辅助全膝关节置换术；2025年4月，又完成世界首例全自动摆锯智能巡航截骨的机器人辅助单髁置换术（UKA），手术结果优异^[30]。该工作与Monogram mBôs几乎同步，且在UKA这一更精细术式上率先实现“全自主截骨”，是关节机器人3.0（自主智能化）时代的重要中国贡献。团队的后续规划——机器人自主走位与避障、基于数据自主设计调整截骨计划、数字孪生关节置换与远程手术、手术动作大模型与具身智能——勾勒出国产自主化机器人的完整路线图^[30]。

图28 鸿鹄机器人（MedBot）系统：导航台车与机械臂

图29 HURWA机器人系统：七轴机械臂、导航仪、平衡臂

图30 纳通关节置换手术机器人系统（图片来源：知乎/纳通科技）

图31 长木谷AIJOINT人工智能术前规划系统（图片来源：医药魔方）

图32 天智航“天玑Ⅱ”骨科手术机器人（图片来源：天智航官网）

无论1级还是3级系统，关节置换机器人的技术栈均可分解为“感知—决策—执行—安全”四个层级，自主化程度的差异本质上是各层级中“人”与“机”角色分配的差异^[4,6]。

感知层（眼睛）：术前影像（CT三维重建或免CT术中标定）建立骨骼模型；术中光学/电磁跟踪实时捕捉机械臂、器械与骨骼阵列的空间位置；表面配准（如CUVIS采集80个骨面点、ICP算法，RMS误差<1mm）将“影像空间”与“手术空间”统一。感知层的精度决定了整个系统的上限。

决策层（大脑）：术前规划软件确定假体型号、位置与截骨参数；半主动系统的决策完全由医生做出；任务自主系统（CUVIS、TSolution One）将决策“编译”为机器人可执行的轨迹程序；3级系统则进一步从数据中自主生成候选策略。AI正在重塑这一层：长木谷AIJONT等已实现AI自动分割、自动假体匹配与方案推荐，Monogram则以机器视觉+AI驱动规划^[7,26]。

执行层（手）：高刚度机械臂（多为六轴/七轴）携带末端工具——磨钻（ROBODOC、MAKO、CUVIS）或摆锯（鸿鹄、Monogram、李海峰团队智能巡航模式）。磨钻利于任意曲面精细成形，摆锯更贴近传统器械习惯、截骨平面效率高；末端工具的“自主化”是3.0时代的焦点。

安全层（护栏）：这是自主化能否获批的关键。成熟机制包括：虚拟墙/主动约束（越界阻力递增或停钻）；骨运动监测（CUVIS位移>1mm冻结）；力矩异常停机；持续灌注防热损伤；应急手动接管按钮（override）——所有任务自主系统都保留“医生一键夺回控制权”的兜底设计；禁止术中上调假体型号等防呆逻辑^[22]。可以说，自主化的每一步前进，都是以安全冗余的同步加厚为前提的。

图33 机器人辅助膝关节置换手术场景：机械臂、光学跟踪阵列与术者团队协同（图片来源：JGH News）

精度方面，机器人辅助（含半主动与任务自主）系统一致显示出对力线离群值的显著压缩：Song等报告机器人TKA机械轴离群值显著少于传统手术且间隙平衡更优^[31]；Hampp等证实机器人组截骨精度显著高于手工^[32]；CUVIS 500例术后HKA 0.9°±1.2°、无离群^[22]；TMINI首批病例0/25离群^[21]。功能方面，Kayani等前瞻队列显示机器人TKA早期功能恢复更快、住院更短^[33]；Christ等报告机器人UKA术后疼痛更轻、阿片用量更少、屈曲度更大^[34]。

长期疗效方面，证据正在成熟：ROBODOC随机试验14年随访生存率与手工组相当^[11]；Zambianchi等196膝机器人UKA平均11.1年随访存活率96.4%^[35]；Roche报告MAKO UKA十年存活率99%^[20]；van der List等大样本登记研究显示UKA假体10年生存率88.6%、15年84.1%^[36]。安全性方面，自主系统的专属风险（软组织损伤、定位针道骨折、热损伤）在当代设计中已被有效控制：CUVIS 500例无神经血管与韧带损伤、无针道骨折，仅各1例斯氏针与钻头折断且无损取出^[22]；文献同时提示应重视注册失败的退出预案与剩余骨岛的手工处理^[37]。总体而言，“自动化”已完成了从精度获益到临床获益的证据闭环；而“自主化”（2级以上）的获益证据——效率提升、变异消除、学习曲线压缩、远程可及——仍处在大样本积累阶段，这正是Monogram 102例试验及国产自主系统临床研究的意义所在^[7,22]。

技术挑战：自主系统必须提升对术中意外变化（骨质量差异、软组织动态、出血、器械故障）的检测、处理与响应能力；多模态数据（影像、力觉、运动学）实时融合与自主决策的可解释性仍是难点；注册/配准环节的失败仍是自动化流程中断的主要原因^[6,22]。监管挑战：FDA迄今未批准任何4级以上系统，自主等级每提升一级，监管机构对“机器行医”的审查强度呈数量级上升，这是医疗器械监管史上首次需要监管一个“实践医学”的系统^[6]。伦理与法律挑战：自主手术的责任主体界定（医生、医院、厂商、算法提供方）、患者知情同意的新内涵、手术数据隐私与算法偏倚，均缺乏成熟框架^[5-6]。社会与经济挑战：设备与耗材成本制约基层普及；公众对“机器动刀”的信任需要时间培育；医生角色从“操作者”转向“监督者”的培训体系尚未建立^[4,6]。

其一，自主等级的渐进式跃迁。参照LASR框架，关节置换将沿“任务自主（2级）→单术式有条件自主（3级）→全流程高度自主（4级）”的路径推进：近期（2025—2030）商业化焦点是CUVIS、mBôs这类“规划内全自主执行”；中期将实现在线影像/力觉驱动的术中策略自主更新（3级）；远期则是涵盖术前门诊规划到术后康复的全流程自主（4—5级）^[6-7]。关节置换因术野刚性、解剖变异有限，注定是全外科自主化的“滩头阵地”。

其二，AI深度赋能全流程。术前，大模型完成影像分割、假体匹配与力线规划的“秒级”自动生成；术中，机器视觉+力觉传感实时识别风险并自主调整；术后，数据闭环驱动算法迭代。英伟达Isaac for Healthcare等平台已将手术机器人训练搬进高保真数字仿真环境，“仿真—现实”迁移将大幅缩短自主算法的验证周期^[38]。软组织领域的突破同样具有风向标意义：STAR智能组织自主机器人2016年实现离体自主缝合、2022年在猪体完成自主腹腔镜肠吻合且优于医生操作^[39]；2025年7月约翰·霍普金斯大学SRT-H系统首次在无人工干预下自主完成逼真的胆囊切除手术，并能实时响应意外情况^[40]——这些里程碑预示着骨科自主化的技术外溢即将到来。

图34 STAR智能组织自主机器人执行自主缝合（图片来源：eeDesignIt/JHU）

其三，具身智能与数字孪生。机器人将具备自主移动走位、环境避障与自主布位能力，真正成为“有身体的智能体”；数字孪生把患者骨骼、假体与手术动作实时映射到虚拟空间，支撑预演、远程与双机镜像手术；手术动作大模型实现专家经验的规模化复制——这正是解放军总医院团队规划中“自主走位+自主规划+数字孪生+动作大模型”的完整链条，也是中国团队有望率先突破的方向^[30]。

其四，远程化与普惠化。5G/6G低时延通信+自主执行的组合，可使“北京规划、基层执行”成为常规：自主系统恰是远程手术的**载体，因为本地不再依赖高年资术者的手。国产机器人在西藏等地完成的5G远程TKA已验证了这一路径的可行性[27]。当自主化摊薄了“专家时间”这一最稀缺资源，优质关节置换服务才能真正下沉——这也是自动化、自主化的**价值所在。

图35 STAR机器人在无人工帮助下完成自主腹腔镜肠吻合（2022年，约翰·霍普金斯大学）（图片来源：JHU Hub）

图36 SRT-H机器人首次在无人工干预下自主完成胆囊切除手术（2025年7月，约翰·霍普金斯大学）（图片来源：JHU Hub）

图37 NVIDIA Isaac for Healthcare：AI驱动的医疗机器人开发与仿真平台，可在数字孪生环境中训练自主算法（图片来源：NVIDIA开发者博客）

三十余年间，关节置换机器人完成了一个意味深长的轮回：从ROBODOC的“机器自主磨削”出发，经CASPAR的挫折退回“医生主导”的半主动时代，又在感知、控制与安全体系成熟之后，以CUVIS的规模化应用、Monogram的全球首例全自主锯式TKA、捷迈邦美的战略收购和中国团队的世界首例全自动巡航截骨为标志，重新坚定地走向自主化。但这一次的“自主”已非1992年的“自动”：它建立在主动约束的安全哲学、主从协同的临床智慧和人工智能的决策能力之上。

对关节外科医生而言，需要清醒认识三点：**，自动化（1级）的价值已被循证医学确认，精度与早期疗效获益明确；第二，任务自主（2级）已在骨科率先落地并证明安全可行，关节置换是全外科自主化的先导领域；第三，4—5级自主仍是愿景，技术、监管、伦理的挑战需要行业共同求解。未来十年，医生的角色将从“持刀者”转变为“决策者、监督者与系统训练者”——驾驭自主系统、参与定义自主边界，将是关节外科医生新的核心能力。中国的关节机器人产业与临床团队已站在这一变革的**梯队，有条件、也有责任在自主化的规则制定中发出自己的声音。