由香港中文大學（中大）醫學院與工程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，並全球首次完成了多功能手術自動化的活體動物驗證。研究文章已刊登於權威期刊《Science Robotics》。   

中大醫學院與工程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，並全球首次完成了多功能手術自動化的活體動物驗證。（左起）竇琪教授、葉瀚智醫生、歐國威教授及趙偉仁教授

具身智能技術實現手術機械人自動化新突破

手術機械人在全球已完成數百萬次微創手術。下一代智能化自動手術機械人將有望顯著提升手術效率及一致性，並緩解醫療資源壓力。研究負責人及中大計算機科學與工程學系助理教授竇琪教授表示：「傳統手術自動化的方法往往依賴額外傳感器的輸入或基於人工預定義的規則和模型，這大大限制了其臨床應用的價值。我們利用了創新的人工智能技術，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。」

該框架能實時分析內窺鏡圖像，無需任何額外傳感器。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。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，訓練完成的策略可直接遷移部署至真實世界機械人系統。在本次研究中，將人工智能集成至 Sentire思騰®腔鏡手術機械人，其具備的獨特人工智能就緒和友好特性助力無縫部署。數據驅動模式擺脫了傳統特定任務工程設計的束縛，透過具身智能技術，為多樣化手術任務自主操作提供易於普及的解決方案，推動自主手術從概念邁向臨床。   

活體動物實驗驗證人工智能驅動的多功能自主操作與人機協作能力

研究團隊採用高度還原臨床手術環境的活體動物模型對人工智能系統進行嚴格測試。系統成功完成了外科醫生在實際手術中經常執行的動作，包括組織牽拉、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醫生表示：「這標誌著人工智能驅動的機械人手術自動化技術在多功能及多環境條件下的重大突破。我們的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。」

竇琪教授

這項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。透過人工智能助手承擔常規重複的操作任務，該系統將顯著減輕外科醫生的工作負擔，提升整體手術效率，並縮短患者手術時間。

InnoHK醫療機械人創新技術中心提供國際化研發平台

進駐InnoHK創新香港研發平台的中大醫療機械人創新技術中心（MRC）在這項開創性研究中發揮了重要作用。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。團隊於2021年向全球手術機械人研究社群開源了該具身平台，目前已被全球眾多頂尖研究機構採用。

中大機械與自動化工程學系教授兼InnoHK醫療機械人創新技術中心聯合主任歐國威教授表示：「這項成果充分體現了MRC國際合作平台催生的卓越創新能力。該研究是人工智能驅動手術機械人自動化領域發展的重要成果。」

葉瀚智醫生

活體動物實驗在MRC混合手術室中進行，為臨床前評估提供了專業環境，讓外科醫生能夠在高度貼近真實手術場景下嚴格驗證新開發的人工智能演算法。中大醫學院院長兼InnoHK醫療機械人創新技術中心聯合主任趙偉仁教授表示：「MRC提供了工程創新與臨床應用協同發展的獨特生態，加速從實驗室概念向臨床前研究的轉化進程。這項醫工交叉研究成果展現了人工智能輔助系統在外科手術領域的革新潛力，促進了中大在智能手術機械人發展前沿的全球領先地位。」         

此研究項目獲香港特別行政區政府創新科技署的「InnoHK 創新香港研發平台」、香港研究資助局及國家自然科學基金委的資助。

影片：活體動物實驗 

影片：講解及示範