【国家骨科与运动康复临床医学研究中心】2025年骨科关节手术机器人产业发展白皮书

骨科关节手术机器人

产业发展白皮书主编

柴伟

张浩JointSurgery

Robots骨科关节手术机器人产业发展白皮书

2024版

主编

柴伟张浩国家骨科与运动康复临床医学研究中心（按姓氏笔画排序）马建兵|西安交通大学附属红会医院王卫国|

中日友好医院田

华|北京大学第三医院冯尔宥|福建医科大学附属协和医院吕松岑|哈尔滨医科大学附属第二医院

朱

晨|

中国科学技术大学附属第一医院

刘先哲|华中科技大学附属协和医院关振鹏|北京大学首钢医院李慧武|上海交通大学医学院附属第九人民医院

杨

佩|西安交通大学第二附属医院肖骏

|

华中科技大学同济医学院附属同济医院

吴浩波|浙江大学医学院附属第二医院（按姓氏笔画排序）何

川|上海交通大学附属瑞金医院

张

瑗|陆军军医大学第二附属医院张先龙|上海市第六人民医院张海宁|青岛大学附属医院周一新|北京积水潭医院周宗科|

四川大学华西医院胡懿合|浙江大学医学院附属第一医院钱文伟|北京协和医院翁习生|北京协和医学院黄

伟|重庆医科大学附属第一医院

曹

力|新疆医科大学第一附属医院

曹永平|北京大学第一医院谢

杰|浙江大学医学院附属第一医院

蔡

宏|北京大学第三医院（排名按照访谈先后顺序）孟庆虎|加拿大工程院院士，南方科技大学电子与电气工程系系主任、讲席教授王田苗|北京航空航天大学教授，北航机器人研究所名誉所长段星光|北京理工大学教授，智能机器人研究所副所长王豫|北京航空航天大学生物与医学工程学院副教授，北航医疗器械研究所副所长元化智能科技（深圳）有限公司爱康医疗控股有限公司上海微创医疗机器人（集团）股份有限公司

北京长木谷医疗科技有限公司Stryker史赛克北京纳通科技集团有限公司北京天智航医疗科技股份有限公司

北京和华瑞博科技股份有限公司上海龙慧医疗科技有限公司

Smith&Nephew施乐辉张国强

李海峰

李黄前前

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明郝

明

赵建文

张清清睿

南少奎

孔祥朋

张

卓李建涛

刘明丽

刘婉姮董晓艳

王

雪

魏琳波王雪如

闫

雪研究团队－蛋壳研究院特邀编委特邀编委特别鸣谢名誉主编主编编委会唐佩福王坤正王松俊姜天骄王诗宇杨

璐骨科关节手术机器人产业发展白皮书柴

伟

张

浩01科学技术是第一生产力，亦是医疗变革的核心驱动力。近年来，随着人工智能、机械制造等科技的飞速发展，医疗领域也正经历着一场深刻的智能化变革。

骨科手术机器人集成了算法控制系统、光学导航系统和力反馈等技术，成为推动骨科手术迈向精准化、微

创化、智能化的关键力量，引领外科手术告别传统“手工”操作模式。相较于传统骨科术式，关节手术机器人的技术突破呈现出三重革命性价值：于临床维度，提高了手术

的精准性和安全性，为患者带来了更为精准、个性化的治疗方案，改善了术后恢复质量，使患者生活质量得以提高；于教育维度，缩短了医生的学习曲线，加速了年轻医生的成长，进而带动行业整体技术水平的提

升；于产业维度，其标准化手术流程为分级诊疗体系下的医疗资源下沉提供了有力的技术支撑。而由于关

节置换手术相比骨科其他术式更加标准化、更加流程化，截至目前，关节手术机器人可以说是人工智能在

骨科领域最完美的应用和体现。关节手术机器人不仅是技术革命的产物，更是医疗体系现代化进程中的重要标志。对医疗工作者来

说，它是提升手术安全与效率的智能伙伴；对医学研究者来说，它是多学科交叉创新的聚合平台；对相关政策制定者来说，它是医疗资源均衡配置的有力杠杆；对创新资本来说，它是万亿级健康产业的战略入口。当

下，“医-研-政-企-资”各领域主体亟需紧密携手、协同共进，深度融合产、学、研、用各环节，突破壁垒，实

现无缝对接，共同构建完善的健康生态体系。只有如此，方能在“精准医疗”的前沿探索与“普惠医疗”的广泛

覆盖这两个关键维度，稳步推进并切实落地“健康中国”的宏伟战略构想，为全民健康福祉筑牢坚实根基。基于以上背景，《骨科关节手术机器人产业发展白皮书》顺势而生。我们编写此书，旨在全面梳理、深

入分析骨科关节手术机器人领域的发展历程、现状以及未来趋势，期望为行业内外的专家学者、政策制定

者、企业家以及投资者提供极具价值的参考。作为一名临床工作者，我有三点感悟想与各位前辈、同仁以及同道们交流：其一，当前的关节手术机

器人所处的发展阶段，恰似20世纪末的腔镜技术革命，技术领跑者将有机会重塑行业话语权体系；其二，国产手术机器人的精准度与稳定性正逐步提升，国产替代的趋势愈发明显；其三，未来十年，关节手术机器人将向“智能化、普惠化、集成化”三个方向深度演进。但通向智能骨科的道路绝非坦途。硬核科技难题亟待突破，涉及多学科的交叉融合，需要汇聚各方科

研力量，加大研发投入与合作；同时，需要构建并完善“临床问题-技术研发-应用反馈”的闭环，确保技术研发与临床实际紧密结合，让技术更好地服务于医疗实践；此外，设备成本高昂，让众多基层医院望而却步，后续或许可通过优化工艺、规模化发展、共享研发成果等方式，降低成本，促进技术下沉。虽面临重重挑战，但我们坚信，在国家政策的大力支持、人口老龄化带来的需求驱动下，以及科研机构、创新企业和投资界的共同努力，骨科关节手术机器人产业必将迎来更为广阔的发展前景。本白皮书凝聚了众多领域内专家的集体智慧。感谢他们无私分享宝贵经验、独到见解与深刻洞察。在此，向所有参与编写的特邀编委、编委会成员、研究团队以及给予支持的个人和企业致谢。我们正站在智能骨科革命的临界点。期待这本白皮书能成为行业进化的催化剂，让更多创新力量汇聚

于此，共同绘制人类骨关节健康守护的新蓝图。在可预见的未来，随着人工智能大模型赋能的持续加速，关

节手术机器人将跨越单纯执行任务的阶段，迈向智能规划和决策，实现关节手术全面智能化。期待更多临床专家与工程师、投资机构与创新企业携手并肩，齐心协力，共同推动骨科关节手术机器

人技术的发展，为患者提供更优质的医疗服务，为社会创造更大的价值！序言

PREAMBLE骨科关节手术机器人产业发展白皮书02

03中国人民解放军总医院骨科医学部关节外科主任柴伟近年来，医疗科技领域的变革浪潮中，关节手术机器人无疑是最耀眼的灯塔之一。从材料学的突破、生物力学的深化研究，到人工智能与机器人技术的深度融合，数智化医疗正在重塑外科手术的边界。这一变革不仅是技术的跃迁，更是医疗理念的革新——从“经验驱动”迈向“数据驱动”，从“个体化

探索”转向“标准化实践”。产业蓬勃：技术与市场的双重共振全球范围内，关节手术机器人行业已形成“产学研医”协同创新的生态格局。以Intuitive

Surgical、Stryker、Zimmer

Biomet为代表的国际巨头持续引领技术前沿，而国内企业如元化智能、纳通医疗等

亦在核心算法、精密机械臂、导航系统等领域实现突破，逐步打破进口垄断。产业链上下游的协同效

应日益显著：高精度传感器、智能控制模块供应商为硬件奠定基础；AI算法团队与临床专家合作优化

决策模型；医疗机构通过真实世界数据、临床研究反哺技术迭代。与此同时，政策红利为行业注入强

劲动能——国家药监局创新医疗器械“绿色通道”加速产品上市，医保支付试点逐步覆盖机器人辅助手

术，资本市场对医疗科技企业的青睐更是为研发提供了充足“燃料”。攻坚克难：技术周期中的沉淀与突破任何颠覆性技术的成熟都需经历“萌芽—狂热—低谷—复苏—成熟”的周期律，关节手术机器人亦

不例外。同时，技术周期与经济周期的结构性错位会让行业形势更加难以预测。行业早期，高昂的成

本、复杂的操作流程、有限的临床验证数据曾让部分医疗机构望而却步；技术层面，机械臂的力控精

度、多模态影像的实时融合、人机协作的安全性等问题一度成为瓶颈。然而，这些现实的挑战恰恰是

技术深化的契机。近年来，随着5G网络的低延迟传输、边缘计算能力的提升，手术机器人的远程协作

与实时响应能力大幅增强；深度学习算法的优化使术前规划从“经验依赖、人工思考”升级为“数据驱

动、数智赋能”；模块化设计理念的普及则降低了设备的维护成本与学习门槛。更值得关注的是，行业

已从单一技术竞争转向“生态构建”——头部企业已经更加积极参与到国家临床医学研究中心等全国性智能骨科基地的建设中，

以规模化、体系化、高效化的行业教育为抓手，正在加速关节手术机器人技术的普惠化落地，实现“企业教育成本外部化”，着力打造市场闭环。未来已至：趋势与信心的双重锚点展望未来，关节手术机器人的发展将呈现三大趋势：一是技术集成化，AI、物联网、数字孪生等技

术的融合将实现“术前模拟—术中导航—术后评估”的全流程闭环；二是应用场景下沉，

随着机器人手术

理念普及、国产设备成本下降与手术操作简化，基层医疗机构将逐步普及机器人辅助手术，接棒成为市

场主力；三是医疗均质化，通过标准化手术流程与远程协作，优质医疗资源得以突破地域限制，助力解

决“看病难、看病贵”的民生痛点。当前，我国正面临人口老龄化加速、关节疾病患者激增的严峻挑战。据统计，2030年膝关节置换手

术需求量将突破百万例，传统手术模式已难以满足需求。而关节手术机器人以其“精准、安全、可复制”

的优势，将成为破局的关键。行业的短期波动不改长期向好的基本面、激烈的市场竞争加速促进行业成

本优化和效率提升——这是技术发展的必然规律，更是医疗升级的刚性需求。数智化医疗的浪潮中，没有旁观者。无论是临床医生、工程师，还是政策制定者、投资者，

皆需以

“躬身入局”的姿态拥抱变革。《骨科关节手术机器人产业发展白皮书》不仅是一份产业图谱，更是一份

信心宣言。它记录着技术的跬步千里，剖析着行业的起伏脉络，更昭示着一个更具效率、更富温度的医

疗未来。序言

PREAMBLE骨科关节手术机器人产业发展白皮书04

05国家骨科与运动康复临床医学研究中心管理中心主任张浩“科技立则民族立，科技强则国家强”，中国正迎来科技快速发展的历史性机遇，骨科在这个新时代也

应该做好充分的准备。手术机器人的出现，改变了手术范式，它融合了智能导航、智能制造、云端大数据

以及智能影像等创新技术，是放大了人的脑、眼、手功能的全流程、全方位、全要素的智能化模式。在科

技力量飞速发展的今天，医生已不仅仅是科技创新的应用终端，更应成为创新的起点和发起者，应该和研

究界、产业界勠力同心、求新求变，将临床实际需求同前沿技术相结合，共同为医学智能化的发展贡献力

量，从而推动我国卫生健康事业的进步！目前，关节手术机器人设备的价格较高，加上医院的收费模式不清晰，导致产业的发展受阻。然而，医

院在考虑是否应该采购关节手术机器人时，不应仅关注短期的经济效益，还应看到其对科室发展的长远积极影响。比如提升科室的形象和影响力，帮助年轻医生快速成长等，这些无形的价值虽然难以量化，但对医院的长期发展至关重要。未来，随着社会需求和生产能力的提升，手术机器人应该像医学影像设备（如CT）一样，进一步降低成本，扩大覆盖范围，使更多患者能够享受到科学、规范的高水平治疗。目前，解放军总医院的手术机器人渗透率已经达到了70%-80%，我们相信未来更多医院也将达到这一水平。美国机器人辅助手术的普及率已经极高，但国内发展仍处于早期阶段，未来仍有极大的发展空间。关

节手术机器人的核心临床价值在于缩短年轻医生的学习曲线，过去五到八年才能培养出一名关节外科医

生，但是借助机器人，年轻医生一般只需要8-10台手术就可以上手。此外，机器人辅助手术还能提升手术

的稳定性及均质性。但手术机器人只能作为辅助工具，临床医生的一线经验始终是最重要的，未来，手术

机器人的发展还需要更多的临床医生加入进来，不断学习，大胆实践，帮助国内厂商一起去完善产品。专家引言

EXPERTPREFACE虽然2016年我国才进行了首次机器人辅助关节置换手术，但因其假体的精准植入性、医生手术技

术的一致性提高和病人术后的功能快速康复而广受好评，虽然在收费方面还有制约，但国家总体政策对

机器人辅助手术的未来还是提供了强有力的支持。随着人口老龄化和医生、患者对高精度、高安全性的

手术需求不断增加，未来机器人辅助手术市场潜力巨大。先进医疗装备的应用是推动临床进步的重要工具。骨关节机器人实现了精准规划、力触觉反馈和精

准操控等技术与医生手术经验和技术的工程化融合，使关节手术更加精准、安全、高效，大大降低医生

的学习曲线，促进手术的规范化，推动手术的均质化和普惠化。在国家“原始创新”“国产替代”等政策激励下，数智化骨科将会快速发展。关节机器人有巨大的临床刚需、应用情境和市场空间。数字化与智能化的深度融合为关节外科带来了新的变革，人工智能技术的广泛推广已成为未来关节

领域探索的关键途径，并逐渐与国际水平接轨。展望未来，机器人辅助关节置换手术将极大的提高其精

准度和成功率，其中技术原始创新将扮演核心驱动角色。精准化、智能化、微创化、个体化、规范化的

关节外科技术正向我们大跨步走来。骨科关节手术机器人产业发展白皮书06

07唐佩福中国工程院院士，中国人民解放军总医院骨科医学部主任

国家骨科与运动康复临床医学研究中心主任柴伟中国人民解放军总医院骨科医学部关节外科主任，主任医师、教授王坤正西安交通大学医学部关节外科中心主任，主任医师、教授马建兵西安交通大学附属红会医院关节病医院院长，主任医师王松俊国家骨科与运动康复临床医学研究中心执行主任、教授张浩国家骨科与运动康复临床医学研究中心管理中心主任（以下编委按照姓氏笔画排序，不分先后）手术机器人给人工关节置换带来的绝不仅仅是精准，

或者说，能够按指令进行精确的截骨是对机

器人的最基本要求。它带来的是对人工关节置换全新视角和更高维度的重新认识。随着相关技术的不

断完善，必将对关节置换现有的理念、植入物设计和手术方式产生深远的影响。通过在精准操作和微

创操作、实时评估和及时反馈、可感知和可预知、个性化和均质化、软组织友好和用户友好等方面的

有效协同和不断优化，机器人将帮助我们实现更合理的人工关节置换。国内工程师和医生的创新能力很强，

在手术机器人的设计和指导中，国内医生及工程师的参与度

仅次于美国，远高于日本和欧洲。当前的国内市场依然存在很多问题需要改善，包括器械采购流程的

设计、知识产权保护体系的建设，以及原始创新的推动。要实现国产替代，需要时间的锤炼和国内企

业自身的创新实力，未来，要进一步发展关节手术机器人产业，必须要尊重创新、鼓励创新，进一步

完善相关政策，行业协会更是要在其中起到规范作用，推动行业良性发展。随着人工智能辅助关节机器人在全世界各关节中心广泛应用，近几年我国机器人辅助关节置换理念

被越来越多的关节外科医生所接受。《骨科关节手术机器人产业发展白皮书》的发布，既是对我国关节机

器人这一行业发展的总览，高屋建瓴地为我国关节机器人应用现状把脉，总结优势所在和正视不足；也为

骨科关节科机器人行业指明了发展方向，不仅为相关的资本和企业发展提供指导纲领，也可以为国家行

政部门制定相关政策提供重要参考依据。现阶段国内骨科关节手术机器人的产品很多，但同质化程度也确实很高。反观国内的供应链和产业

链配套，其实比美国做的更好，

因此国内骨科手术机器人厂商依然存在极大的发展机会。在关节手术机

器人领域，手术规划、机械臂、关节切割、手术微创化等都是当下的研究热点，也一定会做出较大的创

新突破。比如对于机械臂而言，在未来需要围绕术式本身进行创新，而不是停留在算法优化上。传统关节置换术的临床疗效已经到达瓶颈期和平台期，应用手术机器人进行手术是突破瓶颈的重要

尝试。手术机器人不仅能够提升手术精度，在术中进行实时反馈，还能为医生提供客观量化指标来评估

手术质量和水平，帮助医生提高手术质量。国内的关节手术机器人市场这5年才开始发展，其实还处于

很早期的发展阶段，未来可能还需要10年左右的时间去验证机器人辅助关节置换的长期价值。手术机器人承载着现代医学技术的创新成果，

也代表着关节外科发展的方向。尽管目前的机器人

存在各种各样的问题，但希望我们能坚守信念，通过医工交叉通力合作，推动技术迭代升级，不断实

现新的突破，从而最终成为人类健康的忠实帮手。创新无止境，未来可期！骨科关节手术机器人产业发展白皮书08

09王田苗北京航空航天大学教授，北航机器人研究所名誉所长，中关村智友研究院院长王豫北京航空航天大学生物与医学工程学院副教授，北航医疗器械研究所副所长冯尔宥福建医科大学附属协和医院关节外科行政主任，主任医师、教授孔祥朋中国人民解放军总医院骨科医学部关节外科主治医师王卫国中日友好医院骨科

•关节外科主任，主任医师、教授田华北京大学第三医院关节外科主任，主任医师、教授“工欲善其事，必先利其器。”骨科关节手术机器人作为近年来人工关节手术发展的新兴技术，已成为

实现骨关节炎个性化、精准化与智能化治疗的重要工具，也是“人工智能+医疗”智慧医院的重要组成部

分。然而，骨科关节手术机器人的实际应用仍面临一些挑战：首先，审评与审批过程遭遇新的困难；其

次，医院采购存在一定障碍；最后，临床应用中的支付和结算问题亟待解决。为了加速骨科关节手术机器人的临床应用，打通骨科关节手术机器人入院的“最后一公里”。希望能将以手术机器人为代表的高临床价

值产品纳入集中采购；可以借鉴国际成功经验，推动骨科关节手术机器人的融资租赁及联合采购模式；同

时，应加大对“人工智能+医疗”创新产品的资金扶持力度，设立专项资金支持医疗机构积极试用和首购骨

科关节手术机器人等创新产品，从而形成可在“三医联动改革”中推广的经验与政策。我认为，随着市场需

求增长、政策支持和全球推广，骨科及关节手术机器人将在骨科领域发挥越来越重要的作用，并不断向

智能化、精准化、微创化发展，提供更全面的手术解决方案。随着骨科关节手术的不断演进，机器人技术的融入为提升手术精度、减少人为误差以及改善患者预

后带来了变革性的契机。作为一名关节外科医师，我已深切体会到机器人辅助手术蕴含着巨大潜力。关

节手术机器人具备的高精度特性，能够实现更为精准的关节置换，特别是在那些对人工操作技巧要求极

高的复杂病例中，优势尤为显著。配备的实时成像与先进导航系统，能够依据每位患者独特的解剖结构

或运动学特点，量身定制手术方案，进而优化假体的植入，

以期获得“原生”的关节。虽然机器人辅助关节置换获得广泛应用，但在资源匮乏的地区，成本依旧是一大障碍。发展模块化

或可扩展的机器人系统可以使该技术适配不同医疗环境，从大型教学医院到较小的社区诊所。为推动关节机器人的发展，未来的科研投入应聚焦于整合人工智能与机器学习算法，增强机器人对

不同患者病情的适应性和主动思考能力，使其成为关节外科医师的助手与智囊。传统关节置换术虽然已经相当成熟，

但仍然存在较多痛点，

包括假体放置角度不准导致的髋关节

脱位、膝关节早期失败等等。手术机器人凭借术前基于三维骨骼数据对手术方案进行精准规划、术中

基于机械臂辅助对方案进行精准执行，显著提升了假体安放的精准性；同时，机器人在髋关节腿长控

制，膝关节软组织平衡方面也带来较好助力。更重要的是，其精准执行可带来极高的手术均质性，这

对于青年主刀或低手术量主刀，可在最大程度上避免人为失误。关于未来机器人的发展趋势，我认为短期内“半自动”机器人依然会是主流。目前机器人在手术中

的角色属性仍是工具，而不是取代医生。全自动型关节手术机器人仍有大量难题需要攻关，例如软组

织的识别与处理等，因此短时间内不太可能发展成为主流。骨科关节机器人辅助关节置换手术，是AI技术在骨科特别是在关节外科应用最完美的应用和体现，

首先应用骨科机器人辅助关节置换可以对手术进行术前规划，对关节置换的每个步骤、细节可以预先了

解和预演，特别是复杂的关节置换；其次手术中利用导航指导截骨和磨挫，使手术按照规划设计进行，

更加精准，安全。同时机器人辅助关节置换技术还可以更快、更好的培训年轻医生，缩短学习曲线，加

快年轻医生的成长。我相信未来机器人辅助关节置换手术可以全面应用和发展。这本白皮书是关节外科领域从业者与产业相关人士的宝贵资料，对于推动产业高质量发展、造福患

者具有深远意义。为推动关节外科手术机器人发展，建议加强技术研发，提升机器人智能化水平，实现

精准运动学分析和软组织平衡；建立开放平台，兼容多种假体，满足个性化需求；优化术中配准方式，

简化流程，提高手术效率；加强医工合作，培养专业人才，促进技术临床应用；

同时，完善政策法规，

为产业发展提供有力保障。骨科关节手术机器人产业发展白皮书10

11朱晨中国科学技术大学附属第一医院（安徽省立医院）骨科行政主任，主任医师、教授刘先哲华中科技大学附属协和医院关节骨科副主任，副主任医师、副教授李睿中国人民解放军总医院骨科医学部关节外科副主任医师、副教授吕松岑哈尔滨医科大学附属第二医院关节外科主任，主任医师、教授关振鹏北京大学首钢医院主任医师、教授、博士生导师科技发展是行业进步的原始驱动力。骨科在经历了几次科技浪潮的洗礼后，

已经成为技术发展较

为成熟、亚专业细分趋于末端的临床学科。然而，骨科在多个方面已难以满足人民群众不断增长的医

疗需求，仍然有不少患者因骨科疾病致残、丧失劳动力，甚至死亡，因此，骨科从未如此迫切的需要

新技术的赋能。在如今此消彼长的国际科技形势下，中国在人工智能、机械制造、高性能材料、图像

识别、机械制备、电子电器等领域迎头赶上，逐渐成为科技类别最完善的国家之一。如何将这些成熟

的技术进行整合、并应用于骨科临床，应该是每一位骨科医生及相关行业从业者的必修课。在这一次

科技发展的大潮下，谁能将不同技术有机整合，谁能将不同技术跨界应用，谁能将不同技术改良创

新，谁就能勇立潮头，成为骨科未来十年发展的领军者。手术机器人是诸多新技术整合的产物，是一

个从临床问题出发，整合资源，解决临床问题的优秀案例。但必须要认识到，目前应用的手术机器人

的研发过程中，

从0到1的问题，

是由国外骨科从业者解决的。我们自己的骨科机器人，

大部分仍然处

在模仿阶段。技术模仿可以在使用有限资源的情况下，获得可靠的、可预知的结果，但模仿却永远不

会完成超越。如何通过手术机器人的使用、研发、迭代、创新，并最终完成超越，应该是每一个使用

骨科机器人的临床医生、工程师、企业的目标。数字化、智能化正在深刻的改变着骨科领域，从导航到手术机器人到未来的人工智能决策参与，我

们的骨科正沿着这条道路不断的前行。在这个领域，

国内外多个科技公司正在全面发力，抢占技术高

峰，

国内与欧美的差距正不断的缩小。《骨科关节手术机器人产业发展白皮书》全面梳理了该领域的国

内外发展现状，非常全面而详细，是该产业发展不可多得的参考资料。我们期待，在骨科智能化时代来

临的时候，

中国的骨科医生和国内的产业公司共同发展、融合创新，推动骨科手术机器人从设备到技术

都可以站立在世界之巅。手术机器人正深刻改变人工关节手术的方式和理念。目前产业处于发展初期阶段，但在智能化、个

性化及精准度上的优势决定了机器人辅助将成为人工关节外科发展的主流趋势。国内丰富的医疗资源、完善的工业体系和成本优势将推动国产手术机器人系统迅速发展和普及运用，有望赶超国际先进水平。建议：发动行业力量，推动政策对智能化创新的支持；加强医工合作技术创新，推动国产机器人系统

改进升级；培养智能化相关专业人才；促进国际交流合作。在科技强国的背景下和创新驱动发展的战略引导下，手术机器人是外科学发展的革命性成果，也是

医学技术发展的必经之路。其中，骨科手术机器人的发展具有鲜明的引领和先导作用，不但提高了手术

的精准度和安全性，也促进了手术方式的标准化和均质化，尤其是关节手术机器人，彻底改变了临床医

生的学习曲线和培养模式，辅助孵育了大量优秀的新生代人才力量。随着AI技术的快速发展和不断迭

代，AI的加持将为骨科手术机器人带来新的突破，使其真正成为外科医生的另一双手。全膝和单髁置换虽然都是治疗骨性关节炎，但是手术哲学不一样，带来的痛点也不一样。单髁手

术目前最大的挑战是手术技术复杂，对医生的手术经验要求更高。从2019年开始，国内单髁置换手术

量正在以每年100%的速度增长，以后会达到与美国相似的水平，占全膝手术量的8%-10%。整体来

看，手术机器人的智能化程度还有待提高，未来AI+机器人一定是核心趋势，尤其是在术前规划和术中

操作阶段。步入21世纪以来，人类医学逐渐进入精准化、个性化、数字化时代。手术机器人的出现，对人工关节置换这类初臻成熟的学科带来了跨越式发展的机遇。围绕手术机器人的基础研究、装备设计和理念更

新等都成为各国竞相角逐的领域。实践反复告诉我们，核心技术是买不来、讨不来的，只有创新才能自

立、自强，坚定不移走自主创新道路，既是时代对我们的要求，也是我们义不容辞的责任。骨科关节手术机器人产业发展白皮书12

13吴浩波浙江大学医学院附属第二医院关节外科主任，主任医师、博士生导师肖骏华中科技大学同济医学院附属同济医院骨科主任，主任医师、教授李慧武上海交通大学医学院附属第九人民医院关节主任，主任医师李海峰中国人民解放军总医院骨科医学部关节外科副主任医师杨佩西安交通大学第二附属医院骨关节外科主任医师、教授何川上海交通大学附属瑞金医院骨科主任医师近年来，中国骨科关节手术机器人产业发展迅速，已成为全球智能医疗领域的重要参与者。从技术研

发到临床应用，从设备制造到市场推广，中国企业和科研机构正在不断缩小与国际先进水平的差距。在政

策支持与市场需求双重驱动下，国产骨科手术机器人逐步实现了从仿制到自主创新的飞跃，国产设备以其

高性价比和优质性能，获得了越来越多的临床认可。中国产业链的协同能力，以及在人工智能和5G技术领域的领先优势，为骨科手术机器人的进一步普及提供了强有力的支撑。但与此同时，我们不能不看到国产关节手术机器人系统在某些核心技术、底层算法和关键部件上依然

无法做到完全独立自主创新，依然面临随时被“卡脖子”的窘境。技术层面上，医学影像数字化、精密导航设

备和机械臂控制技术三大领域的技术创新水平直接决定了国内关节手术机器人竞争力水平，需要协调研发

企业、临床专家和高等院校共同携手争取理论与技术上的创新和突破。全面打通研发-临床-产业间壁垒是

中国骨科关节手术机器人产业发展的题中之义。为了实现国家先进医疗设备独立自主、将先进医疗科技普

惠广大患者，需要以解决临床问题为导向驱动研发创新，在创造临床价值的基础上实现产业化运营，同时

实现产业化收入反哺研发创新。在这一过程中国家政策层面更大力度的支持对于关节手术机器人发展是至关重要的，尤其是在指引产业方向和鼓励临床及工程协同创新方面。此外，面对本土医疗环境的现实需求，

需要医企协作逐步搭建骨科关节机器人的标准化操作体系、持续完善机器人技术临床专业技能的教育培训

机制、普及先进医疗设备的临床使用场景、拓展先进医疗技术下沉，为中国广大患者提供更优质更先进的

医疗服务，进而为全球智能医疗产业注入“中国力量”。机器人外科技术是当前医工联合创新和智能化外科技术的主方向之一。近五年来，以解放军总医院

等医疗机构以及以元化、纳通等为代表的的医用机器人研发企业，通过数个标准的多中心随机对照临床

试验，有力地推进了关节外科手术机器人在国内的临床进展，证实了机器人技术不仅在宏观上大幅度改

善了传统手术欠缺的下肢力线、假体方位和间隙平衡，实现精准化、个性化手术，并且创新阐明了通过“髓腔稳态”机制降低手术创伤、抑制炎症反应、提升患者术后期舒适度和加速康复的微观机制。更欣慰的

是中国的机器人外科技术在力感知、触觉反馈、边界控制等领域走在了国际前列。尽管如此，我们在底层

技术和基础设备、医工联合创新模式、政策支持（评审、认证、医保等）仍存在较多的不足或阻力，希望全行业、全社会重视起来，一起努力推动国家科技创新引领新质生产力发展的“人工智能+行动”。机器人辅助手术是一种新兴的手术技术，

虽然还在不断完善的过程中，

但仍然具有良好的现实效

果和应用前景。机器人虽然能够帮助年轻医生避免一些传统手术可能存在的风险，但也具有其独有的

并发症，因此仍然要求术者对传统手术方式具备足够的知识储备和临床操作经验。对于一名关节外科

医生来说，机器人是我们成功实施手术的好帮手，是实现手术规划的忠实伙伴。机器人辅助手术并不

是简单地操作（Operate）机器人，而是与机器人合作（Co-operate）完成手术。关节手术机器人机械臂设计的难点在于实现控制性和柔顺性的平衡。实时随动和没有延迟是医生

使用机械臂时非常看重的因素。除此之外，当前国内外关节手术机器人的智能化程度不足，只能帮助医

生做规划和执行，术前方案还是得医生做决策。未来，机器人的智能化程度将进一步提升，改变医生的

诊疗思路、诊疗行为和诊疗模式，拓宽医生的视野，最终实现辅助医生决策的目标。张先龙上海市第六人民医院国家骨科医学中心上海交通大学医学院附属第六人民医院骨科关节外科学科带头人、主任医师、教授骨科关节手术机器人产业发展白皮书14

15张瑗陆军军医大学第二附属医院关节疾病与运动医学中心主任，

主任医师、教授、博士生导师张国强中国人民解放军总医院骨科医学部关节外科副主任，主任医师、教授张卓中国人民解放军总医院骨科医学部关节外科副主任医师、副教授关节手术机器人是目前所有骨科手术机器人类型中使用最多，研发最为成熟，累积数据最多，且使

用前景最为旷阔的智能化手术工具。在本白皮书中，

已对目前关节手术机器人的国内外使用情况、机器

人的类型及相关产品、性能特点做了详细的阐述，

同时对国家相关的政策也做了深刻的解读。随着我国人口老龄化的加剧，终末期关节疾病的发病率将在今后大量增长，关节置换手术作为治疗

终末期关节疾病最有效的手段，也必将持续增加。关节手术机器人在临床中投入使用已有近30年的历

史，

随着科技的不断发展，机器人系统在精准度、安全性及可重复性方面取得了长足的进步，

目前已经

可以作为常规手术方式为患者进行假体精准植入，使更多的患者因科技的进步而获益。由于我国在此领域起步较欧美国家晚，

因此全球范围内关节机器人仍然是欧美的产品占据主导地

位。欧美国家在产品的软硬件设计，核心技术方面与国内同类型产品相比均处于领先地位，

同时其精准

性、科学性也更为先进。我国目前有数十家公司及研发机构从事关节手术机器人的研发及生产，并在近

几年发展迅速，尤其是软件设计及精度方面与进口机器人之间的差距明显缩小。我们也欣喜地看到，

已

经有国产机器人进入西方国家开展了临床应用。相信随着研发的不断深入及相关资源的不断投入，

国产

机器人有望在近几年迎来更加迅猛的发展。尽管近几年关节手术机器人在我国的装机量及手术量不断增长，但是与欧美国家相比，手术量及渗

透率依然存在明显差距；并且由于成本较高，

目前在国内的大量推广仍存在一定的困难。目前国内外相

关产品均存在体积较大，术前准备工作繁琐，且均需要在患者肢体安装光学追踪设备，增加了手术相关

并发症的风险，

同时额外的CT检查也增加了患者的放射线暴露。因此，此类产品在今后的研发及升级应

向集成优化减小机身设计、更加无创的配准及术中跟踪方式，

以及在软件中增加相关模块，将更多的临

床关键参数纳入软件中；并将既往手术的大数据分析及大模型纳入至系统算法，增强机器人系统的智能

化，使其在临床中提供更多的帮助。临床医生也将在今后的产品研发中具有更高的参与度，将关节手术

机器人打造为更加贴近外科医生使用习惯的高效智能化手术工具。毫无疑问，该白皮书的问世，对当前国内外关节手术机器人的现状与特点做了阶段性总结与展望，

将对广大医务工作者、机器人行业从业者以及对机器人手术感兴趣的人士产生积极的指导作用。关节机器人是医学与工学结合的经典产品之一，它改变传统手术凭借医生经验进行判断，将术前规

划及手术操作以数据化、直观和形象的方式展现，提高了手术的精确性和安全性，成为手术医生“第三只

手”。同时缩短医生的培养周期，有助于提升不同地区和不同医院的医生手术同质化。随着人工智能和机

器学习的发展，为机器人提供了更强大的自主决策和学习能力，将其变得更加智能化和自主性，将能够做

出更加智能的决策，应对更加复杂和多样化任务。我们相信，关节手术机器人将走出大的医学中心，逐步

在地市医院和专科医院普及。虽然已经给临床实践带来了巨大改变，机器人骨科手术仍处于“婴儿期”，当前的骨科手术机器人

与相应术式仍未臻完善。《骨科关节手术机器人产业发展白皮书》的编撰和出版正当其时。手术机器

人在骨科的运动要义并不在于使原来的术式做得更“经典、更精确”。而是在于借由机器人的赋能能

力，使术者可以将手术参数变量化与多变量化，使现有术式“解析化”，加深术者对术式的认识，

突破

原有术式的局限，使原有术式离开经验型阶段而进入解析型阶段。人工智能和机器人产品应该要做到“赋能”临床水平，而不是现在水平的“平替”。我认为基于人工

智能的个性化手术方案和匹配3D打印的个性化假体会是手术机器人的未来。原始创新是推动“国产化

进程”的核心。海外市场对于知识产权的保护更为敏感，骨科关节机器人的创新也更多元，各大厂商都

在尝试探索不同的技术路径和方法，而国内创新的同质化情况比较严重。未来，国家层面需要进一步

鼓励原始创新和国产替代，让国内厂商真正实现创新引领。骨科关节手术机器人产业发展白皮书16

17张海宁青岛大学附属医院骨科医院副院长，关节外科主任，主任医师、教授孟庆虎加拿大工程院院士，南方科技大学电子与电气工程系主任，讲席教授周宗科四川大学华西医院骨科主任，关节外科主任，主任医师、教授周一新北京积水潭医院矫形骨科行政主任，主任医师、教授随着科技的迅猛进步，骨科手术正经历一场深刻的智能化变革。作为这一变革的核心力量，骨科关

节机器人技术不仅显著提升了手术的精确度和安全性，还大幅改善了患者的术后康复质量和生活品质。本白皮书由国内外骨科领域的权威专家共同编写，旨在全面解析关节手术机器人的最新进展和技术

原理，探讨其在临床应用中的优势与挑战，并展望未来发展方向。通过详实的数据和丰富的案例研究，本

书深入阐述了关节手术机器人如何实现个性化手术规划、精准导航以及实时反馈控制，为医生提供了强

有力的支持工具。我们坚信，这项创新技术将彻底改变传统骨科手术模式，开启精准医疗的新纪元，为广

大患者带来更优质的医疗服务。同时，我们也希望通过此白皮书，促进业界同仁之间的交流与合作，共同

推动骨科手术机器人技术的持续发展和广泛应用。近十余年来，世界范围内，机器人辅助骨科手术迅速发展，特别是在关节外科领域的使用更加突飞

猛进。2023年美国的数据报告机器人辅助髋膝关节置换分别超过3万例和11万例。随着我国创新驱动发

展战略的进一步实施，

国内骨科机器人市场及临床应用双双进入高速发展的新时代，

国产机器人的研发

不断进步，

临床应用病例不断增加，

目前国内研发的厂家多达20余家，使用的医院近百家，

仅使用Mako机器人辅助髋膝关节置换的数量于2024年10月底已突破2万例。这些数据背后隐射出的是我国巨

大的临床需求和市场空间。因此产、学、研三方需要密切配合，积极创新，针对临床痛点，研发出真正

具有独立自主知识产权的质优、价廉、使用方便的机器人产品。在医疗技术迅猛发展的当下，

关节手术机器人技术已成为关节外科手术智能化转型的重要里程

碑。其在截骨精确度与软组织平衡方面大大补足了传统关节置换的缺点。关节手术机器人通过其精确

的术前规划和术中软组织预平衡，优化了术后力线、肢体长度、Offset、假体位置等，并显著减少了手

术中对软组织的侵扰，这不仅加速了患者术后功能的恢复，也提高了假体潜在寿命。在可以预见的未

来，人工智能大模型赋能加速，关节手术机器人会更多的从单纯的执行走向智能规划和决策，从而做到

真正意义上的关节手术智能化。关节手术机器人的应用不仅预示着手术安全与疗效的新纪元，更是推

动未来医疗创新的关键动力。作为一名相对年轻的关节外科医生，机器人辅助手术对我帮助很大，可以快速将专家们的经验化知

识具象化，快速上手独立完成手术。关节手术机器人的价值不局限于临床效果的提升，更在于推动整个

产业链的创新和进步。当前，

国内关节手术机器人产业发展的主要瓶颈在于相关配套体系不够完善，如

相对传统的手术理念和方式、模式化的假体设计，

以及相对滞后的关节评分体系。现有的国际评分体系

主要关注患者的基本生活需求，没能充分体现机器人在恢复患者高运动功能方面的优势，这种评价体系

的局限性也在一定程度上制约了关节手术机器人在市场上的价值认可。医学的进步不仅仅依赖于医学本身的发展，还与工学、理学以及它们之间交叉的学科紧密相关。在

这些学科紧密合作背景下，手术机器人极大的提高了手术精准度和安全性，推动了医疗技术的创新和医

学研究的进步。以机器人为代表的人工智能新技术将在未来临床工作中发挥越来越重要的作用。这不仅

能提高医疗服务的质量和效率，还能为患者提供更好的治疗体验。未来，人工智能等新技术将在个性化

手术方案、智能器械、风险预测、远程康复、大数据分析和国际协作等方面大有可为。新型机构、智能感知、安全交互是未来手术机器人研究的热点方向。在手术机器人的产业发展

上，应实现技术价值与经济价值的良性循环，进一步推动核心部件的国产化，增加人才队伍的有效供

给，完善相关收费和定价政策。骨科关节手术机器人产业发展白皮书18

19翁习生北京协和医学院外科学系主任，骨科主任医师、长聘教授胡懿合浙江大学医学院附属第一医院骨科主任，主任医师、教授黄伟重庆医科大学附属第一医院骨科主任，主任医师、教授南少奎中国人民解放军总医院骨科医学部关节外科副主任医师钱文伟北京协和医院骨科主任医师、教授、博士生导师段星光北京理工大学教授，智能机器人研究所副所长近年来手术机器人在临床上的应用也得到了迅猛地发展，其中机器人辅助的人工关节置换系统为术

者提供了强大的术前规划和智能操作系统，实现了精确的力线控制和精准的假体安放，有效提高了手术

效果。另外也为年轻术者缩短了学习曲线，使他们在短期内手术技能很快媲美经验丰富的老专家。但目前市场上关节置换机器人辅助系统尚未完全成熟，例如僵直髋膝或者巨大骨缺损的翻修手术就

需要开发新的注册模式，软组织平衡的压力感应设备尚处于初步阶段。我相信随着技术的不断进步和人

工智能、大数据等的飞速发展，关节置换手术机器人技术会逐渐成熟，产业也会逐渐发展壮大。国内的骨科同道们需要进一步总结我国关节置换手术机器人的应用经验和体会，与国内机器人生产

商一起找不足补短板，尽快与国外的生产商并跑或者领跑，造福患者。经过半个多世纪的发展，人工关节置换已成为一个成功的手术，但仍然称不上完美。毫无疑问，机

器人辅助人工关节置换在个性化、精准度、稳定性方面全面超越即便是最优秀的临床医生。然而，这尚

不足以彻底改变人工关节置换的临床结果。我认为，机器人辅助技术、3D打印、人工智能这三项技术的

深度融合，必将会对人工关节置换的理论体系、假体设计、精准植入、微创化产生深远的影响和深刻的

变革。随着科技的飞速进步，骨科手术领域正经历着前所未有的变革。在这场技术革新浪潮中，骨科关节

机器人作为一项新兴的技术手段，不仅为复杂的关节手术带来了更高的精度和安全性，也标志着中国医

疗器械行业在自主创新道路上迈出了坚实的步伐。对于每一位致力于骨科事业的专业人士而言，本书无

疑是一本不可或缺的参考指南，

它将激励更多的从业者投身于这一充满潜力的研究领域，共同推动中国

乃至全球骨科诊疗水平的新跨越。毫无疑问，在可预见的未来，人工智能和机器人将会在医学应用方面占主角，具体到骨科手术方

面也不例外。机器如何深度学习医生的智慧和经验，使其在人机互动中更智慧，

防止犯错，并价格便

宜容易操作，尤其在基层医院能广泛应用，这应该是现阶段我们骨科机器人的目标。骨科关节手术机器人产业发展白皮书20

21谢杰浙江大学医学院附属第一医院骨科副主任，关节外科主任，

浙江大学“临床百人”特聘研究员曹力新疆医科大学第一附属医院骨科中心主任，主任医师、教授蔡宏北京大学第三医院骨科副主任，主任医师、副教授曹永平北京大学第一医院骨科主任，主任医师、教授2.骨科关节手术机器人的竞争态势与商业前景·

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552.1市场驱动因素

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562.1.1产品价值：海外市场已通过大量数据验证产品可行性·

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562.1.2患者基数：亟待解决手术量激增与医生短缺的矛盾·

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582.1.3发展阶段：渗透率仍有极大提升空间·

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592.1.4创新研究：国内相关领域研究热度处于全球前列·

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592.2

投融资现状

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612.2.1手术机器人：2021年全球一级市场迎来历史融资高峰·

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612.2.2骨科手术机器人：深受资本青睐，是手术机器人领域中融资事件最多的赛道·

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·622.2.3骨科关节手术机器人：融资火热，当前多数企业已进入B轮商业化验证阶段

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632.3市场规模及未来空间

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642.3.1短期市场预测：未来五年关节手术机器人市场规模突破10亿元

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642.3.2理想市场空间：市场仍处早期发展阶段，未来空间有望突破百亿元·

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662.4

竞争格局及演变趋势

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692.4.1产品获批进展：MAKO率先入局，近年来国内产品加速获批

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692.4.2海内外对比：装机量及销售额上，海外企业暂时领跑·

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702.4.3演进趋势：国家政策加持，国产替代趋势可期·····································

713.骨科关节手术机器人创新趋势洞察·

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·733.1

核心技术创新

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743.1.1“大脑”术前规划

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743.1.2“眼睛”定位导航

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783.1.3“手臂”机械臂

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823.2

企业发展模式创新

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953.2.1资源驱动型企业发展案例

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953.2.2技术驱动型企业发展案例

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993.3骨科关节手术机器人

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102主编·

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·00编委会·

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·00研究团队－蛋壳研究院·

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