由香港中文大学（中大）医学院与工程学院组成的多学科研究团队成功研发人工智能驱动的手术机械人自动化新技术，并全球首次完成了多功能手术自动化的活体动物验证。研究文章已刊登於权威期刊《Science Robotics》。   

中大医学院与工程学院组成的多学科研究团队成功研发人工智能驱动的手术机械人自动化新技术，并全球首次完成了多功能手术自动化的活体动物验证。（左起）窦琪教授、叶瀚智医生、欧国威教授及赵伟仁教授

具身智能技术实现手术机械人自动化新突破

手术机械人在全球已完成数百万次微创手术。下一代智能化自动手术机械人将有望显著提升手术效率及一致性，并缓解医疗资源压力。研究负责人及中大计算机科学与工程学系助理教授窦琪教授表示：「传统手术自动化的方法往往依赖额外传感器的输入或基於人工预定义的规则和模型，这大大限制了其临床应用的价值。我们利用了创新的人工智能技术，研发用於手术机械人自动化的具身智能框架，实现了全球首个数据驱动的纯视觉解决方案。」

该框架能实时分析内窥镜图像，无需任何额外传感器。框架巧妙整合了先进的视觉基础模型、强化学习和视觉伺服控制技术，确保各类手术任务能精准、高效及安全地自主操作。其中，基於基础模型的视觉感知系统能准确地对各种手术场景进行理解和深度估计。透过强化学习的控制策略，在团队自主研发的手术具身智能模拟器 SurRoL中完成训练，训练完成的策略可直接迁移部署至真实世界机械人系统。在本次研究中，将人工智能集成至 Sentire思腾®腔镜手术机械人，其具备的独特人工智能就绪和友好特性助力无缝部署。数据驱动模式摆脱了传统特定任务工程设计的束缚，透过具身智能技术，为多样化手术任务自主操作提供易於普及的解决方案，推动自主手术从概念迈向临床。   

活体动物实验验证人工智能驱动的多功能自主操作与人机协作能力

研究团队采用高度还原临床手术环境的活体动物模型对人工智能系统进行严格测试。系统成功完成了外科医生在实际手术中经常执行的动作，包括组织牵拉、纱布抓取、血管夹闭等多项自主手术操作。 

负责动物实验的中大医学院外科学系助理教授叶瀚智医生表示：「这标志著人工智能驱动的机械人手术自动化技术在多功能及多环境条件下的重大突破。我们的系统展现出卓越的普及能力，即便面对组织形态差异、光照条件变化等环境挑战，仍能维持稳定可靠的操作性能。」

窦琪教授

这项技术有望让自动化机械臂成为外科医生的「第三只手」，在复杂手术过程中提供智能辅助。透过人工智能助手承担常规重复的操作任务，该系统将显著减轻外科医生的工作负担，提升整体手术效率，并缩短患者手术时间。

InnoHK医疗机械人创新技术中心提供国际化研发平台

进驻InnoHK创新香港研发平台的中大医疗机械人创新技术中心（MRC）在这项开创性研究中发挥了重要作用。研究使用的前沿手术机械人具身智能模拟平台SurRoL，是中大与美国约翰霍普金斯大学战略合作的重要成果。团队於2021年向全球手术机械人研究社群开源了该具身平台，目前已被全球众多顶尖研究机构采用。

中大机械与自动化工程学系教授兼InnoHK医疗机械人创新技术中心联合主任欧国威教授表示：「这项成果充分体现了MRC国际合作平台催生的卓越创新能力。该研究是人工智能驱动手术机械人自动化领域发展的重要成果。」

叶瀚智医生

活体动物实验在MRC混合手术室中进行，为临床前评估提供了专业环境，让外科医生能够在高度贴近真实手术场景下严格验证新开发的人工智能演算法。中大医学院院长兼InnoHK医疗机械人创新技术中心联合主任赵伟仁教授表示：「MRC提供了工程创新与临床应用协同发展的独特生态，加速从实验室概念向临床前研究的转化进程。这项医工交叉研究成果展现了人工智能辅助系统在外科手术领域的革新潜力，促进了中大在智能手术机械人发展前沿的全球领先地位。」         

此研究项目获香港特别行政区政府创新科技署的「InnoHK 创新香港研发平台」、香港研究资助局及国家自然科学基金委的资助。

影片：活体动物实验 

影片：讲解及示范