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2014年12月24日 星期三
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輔助懸壺濟蒼生


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劉雲輝研發的「內窺鏡手術機械人」,協助醫生操控內窺鏡,讓醫生能夠騰空雙手進行鼻腔手術。香港文匯報記者梁祖彝 攝

中大研全球首部「內窺鏡機械人」 精確度媲美醫生助紓醫界人手

人口老化席捲全球,加重各地的醫療負擔,但醫護人員卻供不應求,醫療手術機械人的出現,遂成為世界各地極之重視的研究領域。香港中文大學機械與自動化工程學系教授劉雲輝因應醫學界需要,分別研發出全球首部「內窺鏡手術機械人」及「子宮定位手術機械人」,前者協助醫生操控內窺鏡,讓醫生能夠騰空雙手進行鼻腔手術;後者在主刀醫生進行腹腔鏡子宮切除手術時,代替輔助醫生進行子宮定位,減少醫護人員的投入。兩個手術輔助機械人的精確度、穩定性及靈巧度均可媲美醫生,提升醫生施行手術的效率,未來更有望為醫學界紓緩人手不足的問題。香港文匯報記者 鄭伊莎

醫療手術機械人可應用於微創手術、遠程診症等,但實際上不同手術對於機械人的要求也不盡相同。專研機械人近20年的劉雲輝早年接獲外科醫生反映,進行鼻腔手術時,要一手操作內窺鏡,一手拿茪滼N工具施行手術,拖慢手術過程。有見及此,他花近兩年時間研究,度身訂造出一款能夠操作內窺鏡的醫療手術輔助機械人。

外形冰冷 內裡靈活

外形冰冷的機械手,其實裝置了內窺鏡,可靈巧地全方位活動。劉雲輝介紹指,裝上內窺鏡的機械手可以伸縮、轉動、縱向及橫向移動,醫生能夠通過腳掣、聲控或手動操控。威爾斯親王醫院的醫生曾試用機械人於屍體上進行兩天實驗,反應良好,「在機械人的輔助下,現在醫生可以騰空雙手做手術,提高手術效率。」他又指,長時間進行手術的醫生要手持內窺鏡,不免會顫抖,相比之下機械人的穩定性更佔優,且醫生可按需要調控機械人的活動,令手術更為得心應手。

另一個用於輔助腹腔鏡子宮切除手術的婦科機械人,是一隻垂直站於地上的機械腳,連接茪@支協助定位子宮的幼鐵杆。劉雲輝解釋指,進行腹腔鏡子宮切除手術一般需要2個至3個醫生,其中一人負責將子宮定位,協助主刀醫生翻看子宮外部組織,而機械人便可代替此輔助角色。

攻軟組織 耗時5年

多名醫生合力進行手術,講求協調與溝通,「手術期間是分秒必爭的,有時主刀醫生與輔助醫生的協調和溝通不足,都會影響手術成效」,因此劉雲輝團隊為機械人設計了指令系統,醫生可於系統設定移動指令,譬如手術前預先設定5個移動位置,機械人便會自動按有關位置移動,讓醫生即時翻看子宮的有關組織。他稱,醫生亦可通過腳掣、聲控等,即時調控機械人的活動。

如何讓僵硬的機械人學會精確操控柔軟的組織,是研究的一大挑戰。劉雲輝坦言,單是研究這範疇,便已花耗5年時間,因子宮肌肉細軟,有黏膜組織,亦會變形,難以製作模型測試。他與團隊致力研究機械人的力量操控(Force Control),成功讓機械人平衡力量傳遞,學懂穩定操控及協助定位子宮,「力度不能太大,否則會損壞其他組織」。

自切電源 安全保障

當醫生、病人及機械人同時出現於未必太寬敞的手術室內,「要如何保證醫生和病人的安全呢?這是很重要的問題。」劉雲輝說。他坦言,金屬製成的機械人,一旦失控將會對病人和醫生造成致命傷害,團隊就此設計出嶄新的起動結構,當機械人的力度達到某定位時,系統將即時切斷電源,作出安全保障(Passive safety protection)。他肯定地說:「即使機械人撞到你,力度也很微小,確保不會有人受到傷害。」

劉雲輝指,兩個機械人獲創新及科技基金資助600萬元研究,預計每部成本為50萬元內,令中小型醫院均能負擔,期望明年能推至醫院進行臨床測試。他又透露,只要將兩個機械人再作修改,未來將可應用於其他手術如腹腔及腸胃等,有望進一步紓緩業界人手不足的問題。

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