目的:自主研发设计四肢长骨骨折复位机器人,并对其软硬件模块进行改进与优化,通过离体及活体动物骨折模型复位实验研究,不断改进完善其复位性能,提高其复位标准,使其更加贴近临床应用,为骨折治疗方式提供一门新的技术思路。方法:基于临床骨折治疗微创、精准、智能化的需求,采用数字化技术,通过医工结合,利用工科“机械臂”原理,自主设计研发制造出四肢长骨骨折复位机器人第一代样机,对其进行离体牛股骨骨折模型复位效果测试,证实其初步达到了机械控制的复位,同时发现一系列问题。针对测试发现的问题,通过分析综合、临床数据采集,进行部件改进优化,设计制造出复位机器人第二代样机。通过对二代机进行离体牛股骨骨折模型复位测试,测试、验证复位机器人的复位效果,并以此调整复位功能,为活体实验奠定基础。通过对二代机进行活体羊胫骨骨折模型复位固定实验,研究生理状态下机器人工作特点,进一步检测、测试复位机器人的性能,发现更多实际问题,希望通过进一步优化改进,更加优化复位效果,为临床转化作铺垫。结果:首先研发设计出四肢长骨骨折复位机器人第一代样机,证实一代机基本满足复位需求,但一代机存在体型笨重、工作负荷过高、不贴合临床的问题。通过改进优化一代机部件模块,设计制造出骨折复位机器人第二代样机。利用二代机进行离体牛股骨骨折模型复位实验,得到其复位精度为:轴向残余1.56±0.58mm,旋转角度1.93±0.46°,侧方残余1.87±0.23mm,内外翻角度1.73±0.36°,复位效果明确,证明其复位原理实用。在前期实验研究基础上,利用二代机进行活体羊胫骨骨折模型复位固定实验,实验结果示:复位数据:轴向残余:3.07±0.40mm;旋转角度:2.83±0.35°;侧方残余:3.27±0.59mm;内外翻角度:2.20±0.10°,手术时间:45.67±7.09min,出血量:14.00±1.00ml;术中透视次数:16.67±1.15次。证明二代机对活体动物骨折模型复位有效,能够满足复位要求。但四肢长骨骨折复位机器人尚有一些不足,相信,通过进一步的改进、升级、调试,机器人复位的效果会更加优化,在缩短手术时间及提高复位质量上会有更多的帮助。结论:基于工科“机械臂”原理,我们自主设计和研发的四肢长骨骨折复位机器人,具备初步复位能力,能满足临床复位要求,为四肢长骨骨折辅助复位提供了微创化、精准化、智能化的新技术思路。下步工作中将继续改进,以更加符合临床实际。