試想像如有機械人站在手術床旁，擔當醫生的手術助理，不但可讓手術過程更順暢，還可減少手術切口及開刀對病人造成的創傷。最近，香港中文大學（中大）醫學院外科學系李崢教授及醫療機械人創新技術中心的團隊進一步將這個想法實踐，研發出一款可用於微創手術的智能磁錨定內窺鏡（MAGS內窺鏡），為外科醫生在手術過程中提供更清晰、不受阻礙及無間斷的手術影像，更有助減輕醫護人手短缺問題。
人工智能自動追蹤 實現免提手術視覺
現時，用於胸腹手術的傳統內窺鏡呈長桿型結構，末端設有鏡頭，需要由手術助理全程以人手操控和追蹤手術工具位置，為醫生提供即時手術影像。然而，傳統內窺鏡的角度和視野範圍有限，亦佔據腔內大部分空間，容易跟其他手術器械碰撞。有見及此，李教授將人工智能及機械人技術結合內窺鏡，令其可於腔內無線運作並自動追蹤目標，提供多角度的手術影像。
MAGS內窺鏡可「貼」在病人胸腔壁或腹腔壁，自動追蹤手術工具。系統包括兩個部分：負責在體外操作的人工智能機械臂，其末端有一塊磁鐵，使用時放在病人的胸部外側；而置於病人體內是一個小巧、呈膠囊形狀的磁力內窺鏡，它備有LED燈，頭尾位置均有磁鐵。操作時，內窺鏡會在機械臂的磁力引導下，移動至指定的胸壁位置，讓醫生以較全面的視野觀察手術實況。
利用磁力驅動的MAGS內窺鏡可透過旋轉或滑動以改變鏡頭視角，提供廣闊和多角度視野。當人工智能系統識別出目標，如指定的手術工具時，視覺伺服控制系統會控制磁鐵相應地移動鏡頭跟隨目標。李教授解釋：「完成這一連串的動作需要預先構建機械臂和磁鐵的運動模型以及視覺伺服模型來實現。密集的訓練可有效提升人工智能系統自動偵測目標的表現，讓醫生無須憂慮內窺鏡的操作，安心進行手術。」
自動清潔功能 提供更清晰手術影像
除此以外，傳統內窺鏡所需的切入空間較大，往往導致需要一個更大或額外的手術切口，為病人造成額外創傷。MAGS內窺鏡不單能避免此情況，亦有助減少內窺鏡與其他手術器械發生碰撞，讓手術過程更順暢。另外，手術過程中，相機鏡頭常被血液遮擋，若使用傳統內窺鏡，醫生便需要暫停手術，從病人體內取出內窺鏡進行清潔，這種情況在手術中發生的次數可能高達20次，而MAGS內窺鏡則具備自動清潔功能，免卻這些麻煩。
MAGS內窺鏡設有一條約兩毫米闊、連接到相機鏡頭的沖洗軟管。有需要時，可將清水注入管內沖洗相機鏡頭，再注入乾燥的空氣，達至體內自動清潔的效果。李教授希望，未來可利用人工智能系統自動識別相機鏡頭的清晰度，讓系統按需要自動啟動清潔功能。
回想起MAGS內窺鏡的研發歷程，李教授笑言過程中難免會遇到困難，挑戰之一是組成一支跨學科的專業團隊，以平衡研究項目涉及的各項技術範疇，例如機械人、人工智能、磁力控制和設計等。「MAGS內窺鏡使用的相機鏡頭及其成像質量亦是我們一直關注的問題，因為相機鏡頭愈先進，內窺鏡才愈能為手術提供清晰的視野。醫療用相機產業正不斷發展，長遠而言，將有利MAGS內窺鏡的技術提升。」
展開胸部和肺腔手術新一章
磁錨定內窺鏡的概念早於14年前由美國的學者提出，及後各地研究團隊就不同的側重點進行研發。李教授說：「我們於2015年開展這個研究，在運用機械人和人工智能技術作MAGS內窺鏡的視覺自動追蹤方面，是世界領先的研究團隊。」
MAGS內窺鏡的早期型號主要針對人體腹腔設計。然而，近年肺癌發病率不斷攀升，更高踞香港和全球致命癌症的榜首，令團隊看到MAGS內窺鏡在胸部和肺腔手術應用的潛力。李教授分享：「目前，團隊正就這方向努力改良技術，希望日後新開發的型號可以在兩至三年內進行動物試驗，並在三至四年內進行臨床測試，最終通過相關的政府規管。」
MAGS內窺鏡於「2021年日內瓦國際發明展」及「2019年環球創新醫學工程設計大賽」分別獲得銅獎及金獎。
