如何实现口腔种植体的精准植入是种植手术的关键。目前，计算机辅助种植手术技术（computer-assisted implant surgery，CAIS）为种植体植入提供了个性化、可预测和高效的手术方法，包括静态导板、动态导航和机器人技术。静态导板手术（static computer-assisted implant surgery，s-CAIS）已广泛应用于临床，但建议保持2 mm的安全边距。
动态导航种植手术（dynamic computer-assisted implant surgery，d-CAIS） 精度略有提高，但最大偏差仍超过1 mm，且手术效果取决于术者经验。机器人辅助种植手术（robotic computer-assisted implant surgery，r-CAIS）是指通过机器人手术系统辅助完成口腔种植手术，以实现手术的精准化及微创化。机器人种植手术系统则通过实时导航和机械臂来引导种植体植入，分为被动式和自主式。
2021 年3 月，国家药品监督管理局批准了第一台自主式机器人辅助手术系统用于口腔种植手术，标志着中国口腔种植手术进入了“机器人”时代。随着机器人辅助技术的应用逐渐增多，口腔种植领域的学科发展迎来了新的机遇，也面临着不少挑战与困难。本文从机器人技术应用与发展的视角，简要介绍机器人辅助技术的基本原理及其临床应用情况，并探讨其在口腔种植相关领域中所带来的机遇与挑战。
1.自主式口腔种植机器人技术的基本原理
自主式口腔种植手术机器人是一种前沿设备，它利用机器人系统完成口腔种植体的精准植入。该设备的主要组成部分包括“脑”——手术导航定位软件、“眼”——光学跟踪定位仪和“手”——机械臂三个主体，同时还需要佩戴在患者牙或颌骨上的口腔种植手术定位件。
口腔种植手术机器人的工作原理是：在手术过程中，“眼”光学跟踪定位仪通过实时识别患者配戴的口腔种植手术定位件，锁定患者和位置，并将患者的实时位姿信息传输到“脑”手术导航定位软件。该软件会根据数字化数据，包括锥形束CT（cone beam computerized tomography，CBCT）上的种植规划信息，实时生成机械臂控制指令，并下发给“手”机械臂，由机械臂实现精准的口腔手术。整个手术主要包括术前规划、注册配准、机器人自主定位及运动、精度验证四个步骤，以下是各步骤的简要原理。
1）术前规划：在术前规划阶段，采集的医学数字成像和通信（digital imaging and communications in medicine，DICOM）格式影像文件可自动生成三维模型，并借助人工智能（artificial intelligence，AI）技术自动分割出重要结构如牙列、上下颌骨、上颌窦、神经管和种植体。自动分割技术将为个性化手术方案提供基础，包括种植窝的位置、深度、角度以及种植体的尺寸、形状和所需的钻针工具尺寸等信息，此过程的目的是为后续机器人操作提供基础数据和指导。
2）注册配准：在本阶段，机器人建立了患者影像空间、机械臂坐标系和光学跟踪定位仪坐标系之间的相互转换矩阵，以实现后续机器人的精准定位过程。
3）机器人自主定位与运动：在机器人定位阶段，通过“脑”“眼”和“手”的协作，机器人根据医生预先制定的术前方案，在实时跟踪患者位置的基础上，控制种植窝洞预备和种植体植入，从而提高手术的精度和安全性。
4）精度验证：由于机器人实现了术前规划的数字化，术后采集相应数据并与术前规划进行自动融合后，就可以获取精度分析数据。这一过程有助于评估机器人手术的准确性和可靠性，从而不断完善和优化机器人辅助技术在口腔种植领域的临床流程与操作规范。
总之，自主式口腔种植机器人技术是一项综合机械、电子、计算机和医学等多学科的高新技术。通过精密的术前计划、智能的机器人导航以及高精度的操作，这项技术实现了对口腔种植体植入过程的精准控制。
2.机器人技术在口腔种植体植入中的应用
机器人辅助技术作为新兴技术，在口腔种植领域中的应用正在不断发展和完善。自主式机器人辅助种植技术可以提高手术的精度和安全性。在口腔种植体植入中，自主式机器人技术的应用越来越广泛，包括单颗种植、无牙颌种植、上颌窦底提升和复杂病例等方面。
1）单颗种植：单颗种植是一种比较简单的口腔种植手术，但也需要较高的精度。静态导板与动态导航辅助种植手术需要医生凭借经验和手感判断种植位置和角度，容易出现误差。然而，自主式机器人技术可以通过预先设计好的种植方案，实现口腔内的三维定位和测量，在手术过程中通过机械臂自主地调整钻头的深度和方向，从而实现精确定位种植体。
本课题组前期用自主式机器人辅助技术为10 位单牙缺失患者植入种植体，植入点误差（0.74±0.29）mm，根尖点误差（0.73±0.28）mm， 平均角度误差1.11°±0.46°。研究结果证实机器人辅助单颗种植体植入具备较高的精度，其对于角度偏差和轴向误差的精准控制是实现高精度的关键因素。
2）无牙颌种植：无牙颌患者常常需要进行全口种植手术，种植体的数量多、位置复杂，传统的手术方法难以保证精准性和一致性。而自主式机器人技术可以通过计算机控制系统，实现精准的三维定位和测量，从而提高种植体的精度和稳定性。在笔者团队报道的病例中，自主式机器人技术还可以在术中进行即时调整与修正，避免出现种植体位置偏差或者意外损伤周围组织的情况；同时实现后牙区双骨皮质固位，以获得即刻种植即刻修复的临床效果。
本课题组通过机器人辅助技术为8 位无牙颌患者植入49 颗种植体，植入点误差（0.72±0.38）mm，根尖点误差（0.73±0.38）mm，平均角度误差1.33°±0.58°，表明机器人辅助技术具备较高的精度。
3）穿牙槽嵴上颌窦底提升：上颌窦底提升作为常规的口腔种植骨增量手术，通过在上颌窦内创造成骨空间，以便种植体植入。穿牙槽嵴上颌窦底提升相比于传统的上颌窦底提升，具有更小的损伤和更少的恢复时间，但其难度在于视野差，易发生窦膜穿孔、感染等问题。
基于自主式机器人技术的手术精度，本课题组通过预先设计好的上颌窦底提升方案，精确地控制钻头深度和角度，可以实现经牙槽嵴的开窗术。此外，机器人监测系统还可以在术中实时监测骨密度和窦底状态，避免意外损伤周围组织。通过机器人辅助技术实现穿牙槽嵴上颌窦底提升，能有效提升上颌窦黏骨膜并同期植入种植体。
4）复杂的特殊病例：为了避免出现种植体位置偏差或者手术意外损伤周围组织，有些复杂病例（如骨量不足、相邻牙间隙不足等情况）需要医生进行精准的手术。传统的数字化手术方法难以满足这些病例的需求，而自主式机器人技术可以通过机械臂与实时监控反馈，提供精准的三维定位，从而完成高难度的手术病例。
3.机器人手术带来的机遇
1）拓展口腔医学领域的应用：在口腔种植领域中，机器人手术具有广泛的应用前景，可以实现高精度、微创的手术治疗，机器人手术采用机械臂代替人手操作，可以减少因术者经验而引起的误差，使手术得以精准控制，从而提高手术精度，降低手术风险。因此，机器人手术在口腔颌面外科领域具有广泛的应用前景。例如，机器人手术可以应用于牙槽外科、正颌手术等多个方面，实现高精度的手术方案，提高手术的成功率及其临床效果。此外，机器人手术还可以为口腔手术提供更多数据和信息支持（如远程治疗），从而推动口腔手术领域的创新和发展。
2）推动口腔医学的科技创新：机器人辅助种植体植入也推动了口腔医学科技的发展。该技术需要依赖计算机软件、机械臂、传感器等高新技术设备，促进了数字化口腔重建、计算机辅助设计、智能控制和人工智能AI等技术的革新。此外，该技术还涉及到机器人视觉、手势识别、语音识别和自然交互等领域，不断推动着人工智能和机器人技术的发展。相信在不久的将来，机器人辅助技术在口腔医学领域有着更广泛的临床应用。
3）促进口腔医疗卫生领域与机器人产业的发展：根据近期发布的《“机器人+”应用行动实施方案》，国家正在加快推进机器人技术在医疗卫生领域的应用和发展。通过机器人技术在手术、诊断、康复等方面的应用，提高医疗卫生服务的质量和效率。
针对口腔医学领域的学科发展，主要包括：（1）促进机器人技术在医疗卫生领域的应用：鼓励推广机器人技术在手术、诊断、康复等医疗卫生领域的应用，提高口腔医疗卫生服务质量和效率。（2）加强人才培养：加强医学、工程等交叉学科的人才培养，培养具备机器人技术和医学知识背景的人才。（3）支持口腔机器人研发和产业化：支持机器人研发和产业化，打造一批优秀的机器人制造企业和产品，提高我国机器人在口腔医疗领域的市场竞争力。（4）推动口腔机器人与口腔医疗健康服务融合：建立机器人与医疗健康服务的联合研究平台，提高机器人技术在口腔医疗卫生领域的应用水平。
综上所述，机器人辅助种植体植入为口腔医学领域带来了广泛的临床应用、科技发展和国家产业等机遇。目前，我国正处于“互联网+”时代背景下，医疗信息化、智能化、数字化等需求日益增长，相信机器人技术将会更加成熟和普及，为口腔医学领域带来更多的创新和变革。
4.机器人手术面临的挑战
1）机器人手术在口腔种植领域应用的挑战，主要包括：
（1）缺乏足够循证医学依据：机器人手术在口腔种植领域需要更多的临床研究，积累充足的循证医学数据，以确保其安全性和有效性。
（2）功能单一且成本较高：机器人手术设备主要用于种植体植入术，但技术与设备成本较高，限制了其普及与推广。
（3）操作流程相对复杂，且参与人员多：由于机器人手术操作流程需要大量的人员配合控制和监测，因此相对于传统的外科手术而言，机器人手术在操作复杂度和使用人员数量上有所增加。
（4）缺乏标准的临床操作流程：目前机器人手术在口腔种植领域缺乏标准的临床操作流程，需要建立更加系统和规范的手术流程和标准。
（5）操作人员专业技能要求高：虽然机器人手术采用自动化和智能化的操作方法，但是操作人员对于机器人辅助手术的效果和安全性至关重要。如果操作人员缺乏必要的技术培训和实践经验，可能会影响手术质量和患者安全。
（6）机器人系统需要进一步优化技术：目前机器人辅助技术还需要进一步优化，如图像处理、控制系统、机械臂灵活度等方面仍需改善，以提高人机交互和手术的精度。
2）口腔机器人手术在各方面面临着诸多挑战：
（1）医学伦理方面的挑战：机器人手术的发展也带来了一系列道德和伦理问题。例如，口腔机器人手术是否应该代替传统手术、机器人的智能是否会导致医生的技能退化等。
（2）医疗管理方面的挑战：口腔机器人手术需要建立有效的质量控制和风险管理机制，确保操作安全和手术效果，并提高医疗服务的可持续性。例如，建立机器人手术的操作流程、制定手术风险评估方法、建立事故处理和纠纷解决机制等，都是医疗管理方面需要重视的问题。
（3）医疗市场方面的挑战：口腔机器人手术在市场上的接受度和推广仍受到限制，主要是由于设备成本高、技术水平认知度不一和相关法律条款的缺失等原因所致。针对这些问题，需要加强市场调研，制定科学的定价策略，提高机器人手术的推广力度，并建立相关的宣传和推广机制。
（4）法规与政策方面的挑战：目前口腔机器人手术相关的法律条款和规定尚不完善，缺乏明确的法律界定和规范，例如由于机器人手术是由医生和机器人共同完成的，在医疗事故发生时，责任难以明确界定。在此，相关法律条款需要进一步完善，以明确机器人手术中各方的责任和义务。
为了应对这些挑战，需要加强技术创新和临床研究，建立相应的医学伦理，完善相关法律条款，提高操作人员的技能水平。同时，政府部门也应加强对机器人手术的规范管理，加大政策支持和资金投入，促进机器人手术在口腔医疗领域的健康发展。
5.总结
机器人辅助技术的出现可以提高口腔种植手术的精度，为口腔医学领域带来广泛的应用和发展前景。在实际应用中，机器人手术仍需要面对临床循证医学、伦理道德、医疗管理、法规和市场等诸多方面的挑战。然而，我们相信在口腔种植学科不断发展的过程中，“唯恒不变者，莫过于变化”。随着技术的不断进步和发展，机器人手术将会更加普及，为口腔医学领域带来更多的创新和变革。
