Page 15 - 《中国医疗器械杂志》2026年第2期

Chinese Journal of Medical Instrumentation 2026年 第50卷 第2期

医 疗 机 器 人

文章编号：1671-7104(2026)02-0129-06

一种刚柔结合骨折复位机器人的设计与分析

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【作 者】 朱庆 1,2,3 ，江堤 ，涂德浴 2,3
1 阜阳师范大学 计算机与信息工程学院，阜阳市，236037
2 特种重载机器人安徽省重点实验室，马鞍山市，243032
3 安徽工业大学 机械工程学院，马鞍山市，243032
【摘 要】 针对微创闭合复位髓内钉内固定术的技术瓶颈，该文提出一种刚柔结合微创骨折复位机器人，利用软体材
料的柔性接触特性和连续变形能力，在保证复位精度的同时，兼顾骨折复位过程的柔顺性和安全性。同
时，基于人体下肢解剖学和生理学特性，在考虑骨折部位肌肉等软组织存在的情况下，研制了一套股骨干
骨折模型。最后，根据临床手术复位操作流程，利用骨折复位机器人对骨折模型开展复位模拟实验，最大
成角误差为0.6°，最大残余平移为1.0 mm。结果表明，该机器人系统符合临床功能性复位标准，在保证精
确度的同时，提升了人机交互的安全性，在实现骨折复位手术低辐射、轻量化、高柔顺性方面具有潜在优势。
【关 键 词】 股骨干骨折；微创；机器人技术；闭合复位；柔性驱动
【中图分类号】 TP242.3
【文献标志码】 A doi: 10.12455/j.issn.1671-7104.250395
Design and Analysis of a Rigid-Flexible Hybrid
Fracture Reduction Robot

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【 Authors 】 ZHU Qing 1,2,3 , JIANG Di , TU Deyu 2,3
1 School of Computer and Information Engineering, Fuyang Normal University, Fuyang, 236037
2 Anhui Province Key Laboratory of Special Heavy Load Robot, Ma’anshan, 243032
3 School of Mechanical Engineering, Anhui University of Technology, Ma’anshan, 243032
【 Abstract 】 To address the technical bottlenecks of minimally invasive closed reduction and intramedullary nailing
(IMN), a rigid-flexible hybrid minimally invasive fracture reduction robot is proposed. The system
leverages the compliant contact properties and continuous deformation capabilities of soft materials to
ensure reduction accuracy while satisfying the compliance and safety requirements of the fracture
reduction process. Additionally, based on the anatomical and physiological characteristics of the human
lower limbs, a femoral shaft fracture model is developed, accounting for the presence of soft tissues such
as muscles around the fracture site. Subsequently, fracture reduction simulation experiments are
conducted on the model using the proposed robot following clinical surgical reduction protocols. After
reduction, the maximum angular error is 0.6°, and the maximum residual translation is 1.0 mm. Results
demonstrate that the proposed system meets the clinical functional reduction criteria, ensuring precision
while enhancing human-robot interaction safety. It exhibits potential advantages in meeting the demands
of low radiation, lightweight design, and high compliance in fracture reduction surgeries.
【Key words】 femoral shaft fracture, minimally invasive, robot technology, closed reduction, flexible actuation

0 引言 骨术（biological osteosynthesis，BO）的一种有效治
疗方法。然而，闭合复位时骨折位置不显露，复位

长骨干骨折闭合复位髓内钉内固定术是生物接
状态不易保持，反复操作易造成软组织损伤等问
收稿日期：2025-09-24 题。此外，为保证骨折复位的准确性，手术需在
基金项目：特种重载机器人安徽省重点实验室开放基金资助 C型臂X射线机全程透视监测下进行，持续的辐射
（TZJQR003-2024）；安徽省高校自然科学研究重点项
目 （ KJ2021A0403） ； 阜 阳 师 范 大 学 科 学 研 究 项 目 暴露和沉重的铅防护服会对医务人员造成累积性的
（2025KYQD0035） 职业伤害。
作者简介：朱庆，E-mail: qzhu_jx@fynu.edu.cn
通信作者：涂德浴，E-mail: tudeyu@ahut.edu.cn 为克服传统外科手术治疗的局限性，集成机器

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