世界最小生物醫學機器人，助力介入診斷與治療！

香港科技大學（香港科大）工學院的研究人員成功研發出世界上最小的多功能生物醫學機器人，其尺寸比現有型號小60%。

該機器人能夠進行成像、高精度運動以及採樣、藥物遞送和激光消融等多功能操作，具有有競爭力的成像性能，障礙物檢測能力提高了十倍，爲機器人在人體狹窄且具有挑戰性的通道（如肺部終末支氣管和輸卵管）中的應用鋪平了道路。

這款機器人外形纖細，僅0.95毫米，比現有的內窺鏡機器人小60%。它在一個機器人中同時集成了所有三項重要規格，實現了 “不可能的三位一體”。它具有有競爭力的成像性能，把障礙物檢測距離延長到了約9.4毫米，比理論極限提升了十倍。它還實現了卓越的運動精度（小於30微米），還把成像區域大幅拓寬到了固有視野的大約25倍。

這項研究發表在《自然通訊》雜誌上。

這款機器人由電子與計算機工程系（ECE）副教授沈亞靜及其團隊研發，它能有微小的尺寸，得益於四個主要部件。這些部件包括用於捕捉體內圖像的光纖陣列、能在需要的地方精準進行治療的定製工具、用來固定光纖和工具的中空骨架，還有能精準控制機器人動作的功能化外皮。

這種中空骨架是由一臺微型三維打印機制造而成，而功能化表皮則是通過一種磁性噴塗技術生產的，該技術有助於使機器人的體積小巧，並能讓它在手術過程中輕鬆滑動。它還具有一層凝膠狀外層，可減少摩擦。該團隊已在體外支氣管模型和離體豬肺中對這種機器人進行了測試，證明其能在狹窄空間內順暢導航，同時成功拍攝清晰圖像並在困難區域進行治療。

沈教授表示，這種具有開創性的這款機器人在臨牀應用方面具有巨大潛力。“小型連續體機器人在介入診斷和治療方面很有前景，但現有的模型往往很難同時兼顧緊湊性、精確導航以及可視化功能治療。

“我們的研究爲開發一種手術機器人提供了重要解決方案，這款機器人的目標是實現對人體難以觸及部位的早期診斷和治療。隨着技術的不斷進步，我們相信在可預見的未來，纖維內窺鏡機器人將爲人類健康做出更大貢獻。” 他說。

小型連續體機器人能夠在狹窄腔體內導航，同時具有恢復快、感染風險低的特點，因此已被用於多種疾病的治療，包括通過植入支架、使用電生理導管來治療心臟病，以及利用單孔腹腔鏡修復胃和十二指腸潰瘍穿孔等。基於這項成功發明，研究團隊計劃進一步優化機器人的特性，讓它能更好地應用於實際場景。

“我們旨在進一步優化纖維內窺鏡機器人的設計與控制，在介入手術中優先考慮安全性和可靠性。我們期待開展體內試驗，以展示其在臨牀場景中的性能。” 香港科技大學博士後張鐵山博士表示。他和李根博士是這項研究的兩位共同第一作者。香港科技大學的其他共同作者包括研究助理教授楊雄博士以及同樣來自電子與計算機工程系的博士生趙浩翔。

由香港科技大學提供