清華新聞網(wǎng)6月6日電 第19屆亞洲計(jì)算機(jī)輔助外科大會(huì)（The 19th Asian Conference on Computer Aided Surgery，ACCAS2023）于5月20日至21日在蘇州金雞湖國(guó)際會(huì)議中心召開(kāi)。清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系廖洪恩教授團(tuán)隊(duì)的2020級(jí)碩士生戴尚琪憑借論文《基于熱塑性聚合物的線(xiàn)驅(qū)可變剛度柔性致動(dòng)器》（Modeling of Tendon Driven Soft Robot with Stiffness-Tunable Structure）獲得優(yōu)秀論文獎(jiǎng)（Excellent Paper Award）。
軟體材料因?yàn)槠涓叨褥`活性及柔性交互等優(yōu)勢(shì)，被研究者用于開(kāi)發(fā)柔性手術(shù)器械。然而，純軟材料構(gòu)成的器械存在剛度低、負(fù)載能力差、穩(wěn)定性差等問(wèn)題，極大限制了柔性器械在臨床上的應(yīng)用。因此，實(shí)現(xiàn)柔性器械的可變剛度至關(guān)重要。該論文提出了基于熱塑性聚合物的可變剛度柔性致動(dòng)器，這是一種將純軟體致動(dòng)器與熱塑性聚合物樹(shù)脂結(jié)構(gòu)相結(jié)合的新型致動(dòng)器設(shè)計(jì)。論文受仿生結(jié)構(gòu)啟發(fā)設(shè)計(jì)螺旋型聚合物結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)最大30倍的剛度調(diào)制范圍，在保留軟體材料柔性?xún)?yōu)勢(shì)的同時(shí)大大提升了致動(dòng)器的穩(wěn)定性和可控性。論文采用線(xiàn)驅(qū)動(dòng)的方式，減弱對(duì)驅(qū)動(dòng)腔道的空間要求，實(shí)現(xiàn)致動(dòng)器的小型化，可適用于如支氣管、主動(dòng)脈等狹窄空間的術(shù)中操作。論文以可變剛度柔性致動(dòng)器作為前端器械搭建了微創(chuàng)診療手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，致動(dòng)器上設(shè)計(jì)有多個(gè)器械通道可用于提供術(shù)中視野、器械遞送等功能，并在腹腔鏡、支氣管鏡等模擬醫(yī)療場(chǎng)景中進(jìn)行了初步驗(yàn)證。論文所提出的可變剛度柔性致動(dòng)器增強(qiáng)了柔性器械對(duì)于術(shù)中復(fù)雜環(huán)境及復(fù)雜任務(wù)的適應(yīng)性，顯著提高了軟體機(jī)器人在微創(chuàng)手術(shù)等醫(yī)療場(chǎng)景中的應(yīng)用潛力。
基于熱塑性聚合物的線(xiàn)驅(qū)可變剛度柔性致動(dòng)器示意圖
另外，同實(shí)驗(yàn)室的2018級(jí)博士韓博軒與北京大學(xué)醫(yī)學(xué)院團(tuán)隊(duì)深度合作，共同發(fā)表的論文《基于非剛性配準(zhǔn)的頜面外科跨中線(xiàn)骨病變的虛擬規(guī)劃研究》（Non-rigid Registration-Based Virtual Planning on Maxillofacial Surgery with Bone Lesions Across the Midline）也獲得了優(yōu)秀論文獎(jiǎng)。該論文將中線(xiàn)上有頜面部骨病變（包括創(chuàng)傷、腫瘤和骨髓炎）需要手術(shù)干預(yù)的患者納入研究，初步建立基于非剛性配準(zhǔn)的中線(xiàn)骨病變虛擬規(guī)劃算法。
上述兩篇獲獎(jiǎng)?wù)撐奶岢龅男滦歪t(yī)療機(jī)器人前端設(shè)計(jì)與智能醫(yī)學(xué)影像診斷技術(shù)揭示了未來(lái)智能醫(yī)療的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)實(shí)現(xiàn)醫(yī)療機(jī)器人自主化精準(zhǔn)控制及對(duì)醫(yī)療影像信息的最優(yōu)理解與利用具有重要意義，也體現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)室在醫(yī)療健康領(lǐng)域立足眼前并兼顧長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的自主創(chuàng)新方向。
以上研究得到包括國(guó)家自然科學(xué)基金國(guó)家重大科研儀器研制項(xiàng)目、科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)專(zhuān)項(xiàng)和北京市自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。
廖洪恩教授團(tuán)隊(duì)在智能微創(chuàng)診療一體化、高性能裸眼三維立體醫(yī)學(xué)影像、新型手術(shù)機(jī)器人與智能控制等研究領(lǐng)域取得了一系列的重要成果，團(tuán)隊(duì)致力于突破傳統(tǒng)意義微創(chuàng)手術(shù)概念，開(kāi)拓新興微創(chuàng)高精度診療領(lǐng)域，旨在為未來(lái)的智能型診療設(shè)備研發(fā)及臨床應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)多年的努力，團(tuán)隊(duì)將“微創(chuàng)診療一體化”與未來(lái)新型醫(yī)療模式緊密結(jié)合，并先后在多模態(tài)影像學(xué)、精準(zhǔn)微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航領(lǐng)域取得了多項(xiàng)重要成果。
亞洲計(jì)算機(jī)輔助外科大會(huì)是由亞洲計(jì)算機(jī)輔助外科領(lǐng)域科學(xué)家、臨床醫(yī)生和研究者發(fā)起的專(zhuān)業(yè)會(huì)議。每年有來(lái)自中國(guó)、日本、韓國(guó)、新加坡、泰國(guó)在內(nèi)的多個(gè)國(guó)家上百位研究者參與，旨在交流探討精準(zhǔn)計(jì)算機(jī)輔助外科領(lǐng)域的最新研究工作和進(jìn)展，近年來(lái)在智能精準(zhǔn)診療方面涌現(xiàn)出大量創(chuàng)新成果。
供稿：醫(yī)學(xué)院
編輯：李華山
審核：郭玲
