AI+医疗：微创脑手术柔性机器人和手术大模型同台亮相

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近日，由中国科学院香港创新研究院人工智能与机器人创新中心刘宏斌教授及香港中文大学神经外科陈达明教授团队联合研发的MicroNeuro微创脑手术柔性机器人系统（以下简称“MicroNeuro”）和Embodied AI多模态手术大模型（以下简称“Embodied AI”）在2023世界人工智能大会(WAIC）重磅亮相

MicroNeuro是一款特别针对脑部微创手术的神经外科手术机器人，率先突破三大重要技术。而Embodied AI是全球领先的智能手术过程指导管理系统，助力医生在手术场景与过程中提供准确和可靠的认知。 

对此，两款产品的面世以及未来的商业化，将推动手术机器人以及手术模型更好地辅助诊断医疗和微创手术，从而推动“AI+医疗”实现可持续发展。

脑部微创手术智能化：稳、准、可见

作为人体内复杂而又重要的器官，大脑具备不同功能的神经中枢，控制着人体的生理和心理活动。这使得脑部手术十分复杂、风险极高，往往需要高度专业化的医疗团队以及精密的手术设备，来确保手术的安全性。

面对手术设备的难题，刘宏斌和陈达明教授团队在脑手术机器人上突破技术壁垒，并成功研发了MicroNeuro。与现有技术不同，MicroNeuro使用灵活的内窥镜，可实现额外的安全性，灵活性并实现非线性手术轨迹。

早在2022年9月份，MicroNeuro在香港成功开展首例深位颅内活检手术尸体实验，主要验证了通过一个颅骨创口使用MicroNeuro机器人辅助柔性内窥镜进行第三脑室造瘘与活检采样的可行性。

使用MicroNeuro系统时，医生只需在颅骨上钻一个小孔，在增强现实技术（AR）的引导下，便可操作柔性机械臂，安全通过颅内弯曲的自然腔道抵达脑室深部，进行稳、准、可见的智能化微创手术。

该手术机器人系统的技术突破主要体现在三方面，刘宏斌展开介绍，“首先是对微小且柔软器械的精准控制。比如，如何保证其在狭窄的空间里拐急弯时不失控。这一问题看起来很容易解决，但要想保证操作又稳又准又灵活，实际上涉及到非常复杂的算法。”

第二个突破则是帮助医生解决了脑内定位的问题。“一旦这种手术器械进入人脑后，医生就看不到了，就会失去对设备的把握。所以我们就需要算法来补偿，相当于给医生一双透视眼。虽然他看不到，但通过机器的分析，医生仍然能够准确地掌握脑内的手术工具。”刘宏斌说道。

第三是核心技术在于两个产品的结合，将手术大模型与机器人相结合能够有效帮助医生在高度紧张的情况下顺利完成脑手术。刘宏斌指出，“做脑手术的一个痛点就在于即使是经验非常丰富的医生也很容易失去方向感，过度的紧张很容易让他们忘掉下一步该做什么。而通过AI大数据模型，医生可以让机器辅助他判断目前的手术到了哪一阶段，有哪些需要注意的事项，都可以进行实时提醒。

目前来看，基于昇腾AI的MicroNeuro主要用于进行深部颅内手术，如心室手术、三叉神经痛和脑出血减压。

Embodied AI多模态手术大模型：识别、指导与理解手术场景

Embodied AI多模态手术大模型是全球领先的智能手术过程指导管理系统。这个系统基于千亿级跨模态大模型-紫东太初，并将AI智能与手术室的实时成像设备有机融合，旨在为手术过程提供全方位的技术支持。

该系统将综合运用人工智能知识、外科临床专家知识和多种手术相关的下游任务，从而实现准确和可靠的手术场景与过程认知。同时通过多种感知模态（如视觉、听觉、触觉等）进行手术操作，并且具有自主学习和决策的能力。根据患者的病情和手术需求，它可以灵活地调整操作策略，提高手术的精确性和安全性。

目前，该系统已具备手术阶段识别与指导、内窥镜场景理解、术中实时影像智能识别及多模态配准、手术安全管理监测等功能。与此同时，该系统在神经外科手术、胸外科手术和呼吸介入等术式中得到初步应用，并在提升手术安全性及智能化方面得到临床专家的高度认可。

此外，这一系统对于青年医生的指导具有重要意义，刘宏斌认为，“通过内窥镜所传回的手术图像，它能够理解医生的操作动作并判断手术进入了哪一阶段，进而对医生进行提示。内窥镜对于图像的识别还能够将人体内部的解剖学结构分割出来，标注哪些是医生需要操作的部位。此外，该系统还能够记录整个手术流程是否合规。比如，系统能够监测到医生是否在按照标准洗手、消毒。”

目前，这两款产品尚未商业化落地，在未来或将临床场景得到极为广泛的应用，辅助全球各地的医生们更及时准确地判断病情。

对于未来的市场推广,刘宏斌表示，内地市场对他们来说非常重要。除此之外，也会关注欧洲、美国、东南亚市场，形成国内、国外两条腿走路。