相對工業機械人,醫療機械人在全球的發展較為緩慢。上世紀80年代中期,科學家研發了首部用於檢測腦部的機械人「PUMA 560」,為機械人在醫學界的應用打開序幕。而隨後在上世紀90年代末推出的「達芬奇機械臂手術系統」(Da Vinci Surgical System),更是至今最成功的醫療機械人系統,並設有不少相應的改進版本,包括香港、內地及世界各地不少大型醫院均有引入。作為機械人專家的劉雲輝表示,涉及人體安全的醫療機械設備,自動化認證的過程需時,故多年來有關領域只能相對緩慢地發展。
部分大型醫院會採用「達芬奇機械臂手術系統」,讓醫生施行不同類型微創手術,帶來更精確、靈活的操作,然而,該系統也存在成本高、手術時間長、操作訓練需時等問題。劉雲輝直言,有部分前線醫生更反映,系統需要以遙距操控進行手術,欠缺對病人的現場觸覺及細微的手術質感,或影響臨床判斷及手術質量,「所以不少醫生慢慢發現到,小型的醫療輔助機械人可以是另一新方向。」他指醫療輔助機械人可節省醫生人手提升效率,但操刀權仍由主刀醫生直接負責,讓手術能更人性化,加上易於操作且成本低廉,可望為大中小醫院打開一道更廣泛應用的新窗口。
「微型機械人」以肉眼難見的大小,於人體內的血管、腸胃游走,發揮不同功能,但其體積是否越小越好呢?對此張立直言,部分人確實存有類似的誤解,但他表明,以目前的醫療成像技術,難以追蹤人體內細至納米級的「微型機械人」,所以具潛在風險,強調機械人始終應取決於其應用,按需要設計合適的大小。
早在上世紀50年代,已有科學家提出「將外科醫生吞下去」的概念,意指把細小的機械人置入病人體內,代替醫療機器和外科手術,穿越體內器官、腸道進行探索,並診斷病痛等。經過科學界數十年努力不懈地研究,在2001年終於發明了膠囊式內窺鏡,藥丸般大小的無線攝錄機被吞服後,能夠穿梭於腸胃、食道間,拍攝細緻的照片,方便醫生看診。有關技術至今獲醫學界廣泛應用。
人體免疫系統具偵測功能,能夠辨識非自體物質,一旦發現外來病原便會加以消滅或排除,不過,那對於要深入體內發揮功能的微型機械人技術來說,卻是非常重大的挑戰。張立表示,要保護「微型機械人」避免受到免疫系統攻擊,需要結合機械工程、生命科學及臨床醫學等專科知識,經過多學科的交叉研究解開難題。
機械人(Robotics)被視為跨學科先進技術的精粹,當中所包括的範疇極廣,除了一般人心目中充滿「金屬味」或有着「人形」外貌的機械外,擁有特殊微型結構、能進入身體發揮功能的小點,也是學界熱門的「微型機械人(Microrobots)」科研領域。香港中文大學的研究團隊參考大自然智慧,按照微生物游動時的形態,成功研發出直徑不足頭髮十分一、肉眼難見的嶄新「螺旋狀微型機械人」。微不可見的機械人,通過外在磁力系統操控,能夠在人體內經血液穿梭於不同器官間,將藥物送達進行多種疾病的靶向治療,包括癌症、中風、視網膜退化等。團隊並正專注研究「群體操控」,控制數以萬計的機械人精準地到達目的地,提高送藥及治療成效。
工程學一向予人實務的感覺,中文大學工程學院更開設「本科生暑期研究習作計畫」,讓有興趣從事研究及擬於本科畢業後修讀研究院課程的學生,在教授的領導下進行專題研究習作。機械與自動化工程碩士一年級生葉俊華是其中一名參與計畫的學生,兩年前研發無人駕駛直升機,雖然經歷過無數晚的通宵,但成功利用碳纖維和蜂巢板,增加機翼的抗彎曲能力。記者 曾愛芳
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