●中大工程學院與醫學院組成的多學科研究團隊成功研發人工智能驅動的手術機械人自動化新技術。左起:竇琪、葉瀚智、歐國威及趙偉仁。 中大圖片

香港文匯報訊(記者 莫楠)香港中文大學工程學院與醫學院組成的多學科研究團隊,成功研發人工智能(AI)驅動的手術機械人具身智能技術平台,近日更全球首次完成了多功能手術自動化的活體動物驗證。研究團隊採用高度模擬臨床手術環境的活體動物模型,對該AI系統進行嚴格測試。結果顯示,系統能精準執行外科手術常見的多項關鍵操作,包括組織牽引、紗布抓取等,有望成為外科醫生的「第三隻手」,在複雜手術過程中提供智能輔助和承擔常規性操作任務,減輕工作負荷,更可提升手術效率。 研究文章已刊登於權威期刊《Science Robotics》。

據研究負責人及中大計算機科學與工程學系助理教授竇琪介紹,團隊利用AI技術研發用於手術機械人自動化的具身智能框架,實現了全球首個數據驅動的純視覺解決方案。框架巧妙整合了先進的視覺基礎模型、強化學習和視覺伺服控制技術,確保各類手術任務能精準、高效及安全地自主操作,並能實時分析內窺鏡圖像,無須任何額外傳感器。

研究使用的前沿手術機械人具身智能模擬平台SurRoL,是中大與美國約翰霍普金斯大學戰略合作的重要成果。

其中,基於基礎模型的視覺感知系統,能準確地對各種手術場景進行理解和深度估計,透過強化學習的控制策略,在團隊自主研發的手術具身智能模擬器SurRoL中完成訓練後,可直接應用於真實機械人系統,更易於普及,有望推動自主手術從概念邁向臨床。

完成活體動物模型測試

研究團隊採用高度還原臨床手術環境,在中大InnoHK醫療機械人創新技術中心(MRC)混合手術室中,利用活體動物模型對AI系統進行嚴格測試,成功完成了外科醫生於實際手術中經常執行的組織牽拉、紗布抓取、血管夾閉等多項自主手術操作。負責動物實驗的中大醫學院外科學系助理教授葉瀚智表示,系統展現出卓越的普及能力,即便面對組織形態差異、光照條件變化等環境挑戰,仍能維持穩定可靠的操作性能。

技術有望讓自動化機械臂成為外科醫生的「第三隻手」,在複雜手術過程中提供智能輔助,和承擔常規重複的操作任務,減輕外科醫生的工作負擔,提升整體手術效率。中大醫學院院長兼MRC聯合主任趙偉仁表示,這項醫工交叉研究成果,展現了AI輔助系統在外科手術領域的革新潛力。

MRC另一聯合主任兼中大機械與自動化工程學系教授歐國威表示,今次研究是AI驅動手術機械人自動化領域發展的重要成果,充分體現了MRC國際合作平台催生的卓越創新能力。