科大工學院研發全球最小「三項全能」微型醫療機械人　窺探人體腔道推進微創手術

香港科技大學（科大）工學院成功研發出一款全球最小的多功能手術機械人，體積較現有同類型機械人小60%，集拍攝及精準導航能力，可協助醫療人員在人體內取樣、傳送藥物及進行激光熱療手術，其障礙物檢測距離表現更有十倍提升，有助將微創手術應用於人體內支氣管末端、輸卵管等微小腔道分支，擴大其應用範圍。

這款微型醫療手術機械人的直徑僅為0.95毫米，較現有的機械人小60%，突破了現有技術限制的「不可能三角」，使機械人能集三大功能於一身。它具備高清拍攝功能，有助延伸障礙物檢測距離至約9.4毫米，與理論極限相比，這是十倍提升。其移動精確度亦提升至小於30微米，達至更細小、更靈巧，並能大幅擴展其成像區域，超越中心傳像束的固有成像比例約25倍。

此機械人由電子及計算機工程學系副教授申亞京領導開發。機械人主要由四部分組成，包括由光纖組成的光學拍攝系统，切合特定診療目標的工具，並由空心骨架包裹固定上述組件，配以用於控制的功能化外膜。其中，空心骨架採用微尺度3D打印技術製造，而功能化皮膚則由磁噴塗技術製作而成，有助令微型機械人的體積保持細小，易於手術中使用。此外，機械人外層表面會塗上一層水凝膠，用以減少它在人體內移動的摩擦力。團隊已將機械人用於肺部支氣管模型及離體豬肺內進行測試，證實機械人能夠在受限環境中保持優秀的介入導航能力，並拍攝清晰的掃描成像，同時能在困難部位實踐多種治療功能。

申教授指出，此機械人具備龐大的臨床應用潛力：「微型醫療手術機械人常應用於微創手術，惟目前技術難十全十美，難以同時實施內視鏡手術操作、準確的導航功能且體積微小。是次研發的新式微型醫療手術機械人正好為醫療科技發展開闢新領域，它能深入傳統檢測未能接觸的狹窄人體腔道，協助醫護人員進行檢查及治療。隨著技術日益成熟，我深信新式微型醫療手術機械人可進一步發揮效能，為人類健康作出貢獻。」

微型機械人具有多項優點，能進入狹窄腔道，並有助於病人迅速康復，感染風險亦較低。現時，微型機械人已應用在各種疾病的診療中，例如在心臟手術中協助置入冠狀動脈支架，在胃潰瘍和十二指腸潰瘍手術中進行腹腔鏡切除治療等。在是次研發的成功基礎上，團隊計劃繼續改進機械人的性能。

科大博士後研究員、論文的第一作者張鐵山博士表示：「團隊將從機械人的設計與控制入手，下一階段的研究重點是確保它在手術中的安全性和可靠性，期望將來進行臨床試驗。」論文的第一共同作者亦包括李根博士，其他作者包括科大電子及計算機工程學系的研究助理教授楊雄博士，及科大博士生趙浩翔。這項研究的成果最近已在《自然通訊》上發表。

影片：科大工學院研發全球最小「三項全能」微型醫療機械人

（原文由香港科技大學環球事務及傳訊處在此發布。）