港中文教授Samuel Au:軟體機器人是手術機器人的終極

2020-12-16 雷鋒網

Samuel Au教授在世界醫療機器人大會上演講

在ICRA 2017的會場,雷鋒網見到了香港中文大學的Samuel Au教授。他的主要研究領域是手術機器人,他告訴雷鋒網,現在自己的研究興趣主要是在軟體機器人(Soft Robotics)上,這也是未來手術機器人的方向。

上次見到Au教授則是在去年的世界機器人醫療大會上,當時他剛加入港中文任機械與自動化工程學系的副教授不久。更早前,他在開發了達文西手術機器人的公司直覺外科(Intuitive Surgical)工作了八年,主導了多個產品的開發。

他共同發明及主導了獲FDA批准的達文西Si單孔手術平臺,這是第一個獲FDA批准的支持單孔手術的機器人平臺。後來,他又聯合主導開發了達文西SP的軟體和控制系統開發,一種新型的單孔機器人手術器械。單孔手術機器人的主要作用是減少創傷,而難點在於,當把所有的功能都集中起來時,要在適當縮減體積的同時保持靈活性。

從他的研究經歷中基本可以看出手術機器人的發展路徑。

我們熟知的達文西,是一種微創型手術的機器人,讓醫生可以遠程對病人進行檢視、進行手術。它主要用於腹腔鏡手術(laparoscopic surgery),會在人體上切開多/單個孔(incision)以進行手術。

Au教授告訴雷鋒網,這種方法對部分手術很有用,但有時一些損傷和癌症存在於體內深處,無法通過手術切口的方式觸達。這就需要使用人體自然腔道,比如讓儀器從嘴巴進入到肺部(或從鼻子進入到腦部),不用通過手術打開胸腔即可治療癌症,可以做到無創。

而借道人體自然腔道,就需要柔性的儀器,保證不會損壞健康組織。且儀器在體內時,又需要有足夠的韌性和力度,完成移除不良組織和組織修復這種工作,以治療癌症。

Au教授稱軟體手術機器人為「手術的終極」(ultimate goal of surgery)。他告訴雷鋒網,粗略來說,手術就是組織移除與修復(tissue remove and reconstruction)的過程,這往往會產生切口,而最終目標就是去除它們。

「能不能在不給人體帶來不必要創傷的前提下治癒疾病?」

這就是他對軟體機器人感興趣的原因,他認為其在醫療領域的應用十分廣泛,甚至會轉變醫療機器人的範式。軟體機器人也並非僅僅是出於技術的追求,如果沒有創作,患者的恢復過程也會更快。

目前開發軟體機器人的公司不多,且都處於研究階段。其中的主要挑戰在於,既要將機器做到足夠小及足夠的柔韌,比如從鼻孔進入人體的話,就需要不到10毫米的直徑;且也要有足夠的彈性,保持其堅硬度,以有適當的力度進行手術。

Au教授表示,直覺外科也對這一領域十分感興趣,且與他目前所在的實驗室有合作。未來,達文西手術機器人也很可能集成軟體機器人的性能。

作為國際頂級的機器人學術會議,ICRA也是一窺前沿的好去處。雷鋒網對這一會議上也報導了軟體機器人、康復機器人等領域的進展。Au教授告訴雷鋒網(公眾號:雷鋒網),在這次會議上,他還注意到了骨科機器人的發展。

達文西機器人主要是做軟體組織手術,而骨科手術對機器人的精準度和力度要求又會不同。後者需要實施骨頭切割這樣的操作,當然不可能達到達文西那樣的靈巧,自由度也不高。在達文西「一統天下」的現實中,這也是初創公司可以選擇的方向。

雷鋒網即將在7月7-9日舉辦的CCF-GAIR人工智慧與機器人峰會上,將有未來醫療專場及醫療機器人相關議題。Au教授由於時間衝突無法參加,但另一位世界級機器人大牛Brad Nelson會出席並作報告。Brad教授因其發明的「最先進的醫用微型機器人」,而獲得了金氏世界紀錄。

如果想親眼看Brad教授介紹他的研究,請點擊大會官網,折扣票已經開搶。

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