香港中文大學(中大)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。它能在手術過程中執行多項操作,是邁向自主及人工智能輔助手術的重要一步。

研究團隊來自中大工程學院及醫學院,由中大計算機科學與工程學系竇琪教授領導。團隊研發了全新的具身智能,使手術機械人能夠僅憑視覺輸入,便能觀察、理解及行動。傳統手術自動化的方法高度依賴外部感測器或預設指令,此新系統完全依靠即時內窺影像及先進人工智能算法,應對複雜的手術環境。因此,這不是一個只懂得照辦煮碗來執行指令的機械人,而是能根據所見所聞作出決策的人類助手。

竇教授表示:「我們研發的系統不只是接收指令,而是能透過視覺理解手術環境、從經驗中學習,以及精準行動。這就像賦予機械人雙眼和大腦,邁向真正智能手術助手的第一步——一個可靠、不知疲倦的『第三隻手』,與外科醫生並肩,提升手術安全性、效率和效果。」

這項創新的核心在於視覺基礎模型、強化學習及視覺伺服技術的整合。這些技術共同構建了一個完全數據驅動、基於視覺的控制系統,能精準高效地執行多種手術操作。人工智能系統在手術具身智能模擬器 SurRoL中完成訓練,可直接遷移部署至真實世界機械人系統,無需額外的實體訓練。

這項創新的核心在於視覺基礎模型、強化學習及視覺伺服技術的整合。這些技術共同構建了一個完全數據驅動、基於視覺的控制系統,能精準高效地執行多種手術操作。人工智能系統在手術具身智能模擬器 SurRoL中完成訓練,可直接遷移部署至真實世界機械人系統,無需額外的實體訓練。

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

研究將人工智能集成至 Sentire思騰®腔鏡手術機械人,具備良好的人工智能兼容性。在模擬真實手術環境的臨床前活體實驗中,系統成功完成多項複雜手術操作,包括組織牽拉、紗布拾取及血管夾閉等微創手術的基本步驟。即使在光線條件或組織外觀變化等不穩定情況下,它仍能保持穩定精準的表現。

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:「這是手術機械人發展的突破。系統能廣泛應用於多樣化手術任務,並適應環境變化,體現其成為手術室可靠助手的潛力。人工智能並不是要取代外科醫生,而是飾演手術室中的『第三隻手』,執行例行而重要的操作,減輕醫生的工作負擔,讓他們專注於更複雜的決策。」

全球醫療系統正面臨人口老化、外科人手不足及微創手術需求增加的壓力。透過將重複性高的手術操作自動化,以及促進手術室更高效的分工,此嶄新系統有望能減輕這些負擔,並改善全球患者的治療結果,迎來更智能、更安全、更協作的手術時代。

影片:講解及示範