科大工学院研发全球最小三项全能微型医疗机械人　窥探人体腔道推进微创手术

香港科技大学（科大）工学院成功研发出一款全球最小的多功能手术机械人，体积较现有同类型机械人小60%，集拍摄及精准导航能力，可协助医疗人员在人体内取样、传送药物及进行激光热疗手术，其障碍物检测距离表现更有十倍提升，有助将微创手术应用于人体内支气管末端、输卵管等微小腔道分支，扩大其应用范围。

这款微型医疗手术机械人的直径仅为0.95毫米，较现有的机械人小60%，突破了现有技术限制的「不可能三角」，使机械人能集三大功能于一身。它具备高清拍摄功能，有助延伸障碍物检测距离至约9.4毫米，与理论极限相比，这是十倍提升。其移动精确度亦提升至小于30微米，达至更细小、更灵巧，并能大幅扩展其成像区域，超越中心传像束的固有成像比例约25倍。

此机械人由电子及计算机工程学系副教授申亚京领导开发。机械人主要由四部分组成，包括由光纤组成的光学拍摄系统，切合特定诊疗目标的工具，并由空心骨架包裹固定上述组件，配以用于控制的功能化外膜。其中，空心骨架采用微尺度3D打印技术制造，而功能化皮肤则由磁喷涂技术制作而成，有助令微型机械人的体积保持细小，易于手术中使用。此外，机械人外层表面会涂上一层水凝胶，用以减少它在人体内移动的摩擦力。团队已将机械人用于肺部支气管模型及离体猪肺内进行测试，证实机械人能够在受限环境中保持优秀的介入导航能力，并拍摄清晰的扫描成像，同时能在困难部位实践多种治疗功能。

申教授指出，此机械人具备庞大的临床应用潜力：「微型医疗手术机械人常应用于微创手术，惟目前技术难十全十美，难以同时实施内视镜手术操作、准确的导航功能且体积微小。是次研发的新式微型医疗手术机械人正好为医疗科技发展开辟新领域，它能深入传统检测未能接触的狭窄人体腔道，协助医护人员进行检查及治疗。随着技术日益成熟，我深信新式微型医疗手术机械人可进一步发挥效能，为人类健康作出贡献。」

微型机械人具有多项优点，能进入狭窄腔道，并有助于病人迅速康复，感染风险亦较低。现时，微型机械人已应用在各种疾病的诊疗中，例如在心脏手术中协助置入冠状动脉支架，在胃溃疡和十二指肠溃疡手术中进行腹腔镜切除治疗等。在是次研发的成功基础上，团队计划继续改进机械人的性能。

科大博士后研究员、论文的第一作者张铁山博士表示：「团队将从机械人的设计与控制入手，下一阶段的研究重点是确保它在手术中的安全性和可靠性，期望将来进行临床试验。」论文的第一共同作者亦包括李根博士，其他作者包括科大电子及计算机工程学系的研究助理教授杨雄博士，及科大博士生赵浩翔。这项研究的成果最近已在《自然通讯》上发表。

（原文由香港科技大学环球事务及传讯处在此发布。）