手術(shù)機器人憑借精準(zhǔn)定位、

穩(wěn)定控制、操作靈活等優(yōu)勢

得到越來越廣泛的應(yīng)用

然而其動輒2000多萬元的進口價格

讓我國很多醫(yī)療機構(gòu)望而卻步

突破核心技術(shù)，打破國外壟斷

不斷降低手術(shù)機器人的成本

是造福人民群眾生命健康的重大科研課題

近日

華南理工大學(xué)吳賢銘智能工程學(xué)院

王恒教授團隊

發(fā)布了全棧自研的手術(shù)機器人電磁定位系統(tǒng)

該系統(tǒng)定位精度達到國際先進水平

堪稱手術(shù)機器人領(lǐng)域的“北斗導(dǎo)航”

成果引發(fā)社會各界廣泛關(guān)注

《廣州日報》（科技周刊）進行整版報道

《廣州日報》（科技周刊）報道

王恒教授與他的團隊成員

又是如何運用磁驅(qū)動技術(shù)

讓手術(shù)機器人實現(xiàn)精準(zhǔn)定位？

01

挽救生命的“引路人”

讓手術(shù)機器人快速直達病灶

進行手術(shù)的過程可以比作

我們開車前往一個陌生的目的地

需要精準(zhǔn)的地圖和導(dǎo)航

患者在術(shù)前、術(shù)中的醫(yī)學(xué)影像

對機器人來說就是一張三維“地圖”

而人體內(nèi)腸道、血管等狹窄的自然腔道

就是這個“地圖”上

讓手術(shù)機器人前往病灶的“道路”

手術(shù)機器人的“精準(zhǔn)定位”（圖為AI生成）

手術(shù)的進行過程中

需要配合一系列的精細操作

儼然是“螺螄殼里做道場”

因此精準(zhǔn)的導(dǎo)航系統(tǒng)

對手術(shù)機器人而言尤為關(guān)鍵

1

當(dāng)前手術(shù)機器人導(dǎo)航技術(shù)的局限性

目前

手術(shù)機器人的導(dǎo)航技術(shù)

包括了光學(xué)導(dǎo)航、術(shù)中CT和電磁導(dǎo)航等

光學(xué)導(dǎo)航

術(shù)中CT

電磁導(dǎo)航

光學(xué)導(dǎo)航比較適合骨科等開放性手術(shù)

但受限于視線遮擋

無法用于腔內(nèi)微創(chuàng)手術(shù)

術(shù)中CT更適用于腔內(nèi)手術(shù)導(dǎo)航

但存在輻射危害

無法實時三維定位等劣勢

2

磁導(dǎo)航技術(shù)讓術(shù)中操控更精準(zhǔn)

據(jù)王恒教授介紹

當(dāng)前的磁導(dǎo)航技術(shù)

包括了磁定位和磁驅(qū)動兩種

磁導(dǎo)航技術(shù)工作原理

運用磁導(dǎo)航技術(shù)

引導(dǎo)手術(shù)機器人有諸多優(yōu)勢

不僅不會產(chǎn)生輻射

也不會被遮擋

更可對器械腔內(nèi)精準(zhǔn)定位

電磁定位技術(shù)

3

電磁定位系統(tǒng)讓手術(shù)進行更順利

每一臺手術(shù)都承載著生命的重量

而手術(shù)機器人電磁定位系統(tǒng)

則扮演著手術(shù)室的“北斗導(dǎo)航”角色

用無形的電磁信號編織成守護生命的“安全網(wǎng)”

接下來，讓我們繼續(xù)了解

電磁定位系統(tǒng)都有哪些應(yīng)用場景？

01

經(jīng)皮穿刺手術(shù)

在經(jīng)皮穿刺手術(shù)中，微型磁傳感器可以安放在針頭上，通過磁導(dǎo)航引導(dǎo)相關(guān)器械精準(zhǔn)地穿刺到腫瘤等病灶，既可以獲取組織進行活檢，也可以對病灶進行精準(zhǔn)治療。

02

腔內(nèi)微創(chuàng)手術(shù)

腔內(nèi)微創(chuàng)手術(shù)包括了各種經(jīng)自然腔道內(nèi)鏡手術(shù)和血管介入手術(shù)。

腔內(nèi)微創(chuàng)手術(shù)的模擬演示過程

在磁定位系統(tǒng)的引導(dǎo)下，醫(yī)生可以更直觀地了解組織和器械之間的空間位姿關(guān)系，進而操控柔性器械靈活精準(zhǔn)地通過復(fù)雜迂曲的腔道，到達目標(biāo)工作位置并開展治療。

03

骨科手術(shù)

在髓內(nèi)釘植入手術(shù)中，因髓內(nèi)釘在植入過程中不可視，難以判斷末端鎖孔位置。借助磁定位系統(tǒng)，可以輔助瞄準(zhǔn)髓內(nèi)釘鎖孔，精準(zhǔn)完成髓內(nèi)釘鎖定操作。

04

運用 VR+AR 技術(shù)進行手術(shù)訓(xùn)練

電磁導(dǎo)航系統(tǒng)可用于各類醫(yī)療操作的教學(xué)訓(xùn)練和醫(yī)療機器人領(lǐng)域的科學(xué)研究。目前，醫(yī)學(xué)生已開始使用VR+AR 技術(shù)進行手術(shù)訓(xùn)練，將微型磁傳感器裝到相應(yīng)的醫(yī)療器械上。

通過磁定位和配準(zhǔn)，可以溝通虛擬和現(xiàn)實空間，輔助醫(yī)學(xué)生完成沉浸式手術(shù)訓(xùn)練。在具身智能領(lǐng)域，電磁定位技術(shù)也可以精準(zhǔn)記錄人類操作的動作數(shù)據(jù)，助力機器人學(xué)習(xí)技能。

電磁定位系統(tǒng)不僅可以廣泛應(yīng)用于各種手術(shù)場景，它更像為冰冷的機械臂，安裝了一套“電子反射弧”，構(gòu)建出比人體膝跳反射更精準(zhǔn)、更穩(wěn)定的“智能閉環(huán)”。

它不僅讓手術(shù)機器人能“看到”病灶

更能像人類“感知”位置、“響應(yīng)”需求

實現(xiàn)了用科技復(fù)刻生命的智慧，

讓我們一起來了解它的工作原理吧！

A

磁場發(fā)射源

磁場發(fā)射源能為定位跟蹤提供穩(wěn)定的磁場分布。通過自主研發(fā)的主動定位技術(shù)，可以把磁場自主投射到目標(biāo)區(qū)域。

B

微型磁傳感器

微型磁傳感器位于手術(shù)機器人的末端執(zhí)行器上，主要作用是檢測磁場強度和方向，并將其轉(zhuǎn)換為電信號?，通過位姿解算精準(zhǔn)實現(xiàn)手術(shù)機器人的定位追蹤。

C

系統(tǒng)控制單元

傳感器單元的數(shù)據(jù)信號傳遞到系統(tǒng)控制單元后，可運用團隊自研的位姿估計算法，實現(xiàn)高精度、高實時的定位追蹤。

通過外接電腦屏幕顯示，醫(yī)生可以準(zhǔn)確看到微型磁傳感器所在位置。

D

傳感器單元

微型磁傳感器傳輸電信號給傳感器單元時，由于這些電信號比較微弱，存在“噪聲”，傳感器單元會將這些信號進行放大，并去除“噪聲”，將微弱磁場信號轉(zhuǎn)化為定位所需的高質(zhì)量信號。

02

織就手術(shù)臺的“安全網(wǎng)”

讓電磁定位系統(tǒng)實現(xiàn)“中國智造”

商用電磁定位系統(tǒng)MagTrack

當(dāng)前，王恒教授的團隊

已發(fā)布商用電磁定位系統(tǒng)MagTrack

將于近期成立企業(yè)

促進該產(chǎn)品的應(yīng)用和推廣

據(jù)王恒教授介紹

國外的電磁導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)品

一套要20多萬元

而在電磁定位系統(tǒng)實現(xiàn)國產(chǎn)化以后

預(yù)計購置價格將會降低一半左右

王恒教授與團隊成員

團隊目前已和國內(nèi)多家科研院所

達成合作意向

并在多款醫(yī)療機器人預(yù)研產(chǎn)品上進行試用

“我們會通過科研合作

拓展電磁定位導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用

共同開發(fā)下游的創(chuàng)新醫(yī)療器械”

王恒教授說道

軟磁體及柔性連續(xù)體機器人

除了電磁導(dǎo)航技術(shù)

王恒團隊正在開展科研攻關(guān)的項目

還有軟磁定位技術(shù)

和基于磁性橡膠的柔性機器人形狀感知技術(shù)等

基于磁性橡膠的柔性機器人

基于磁性橡膠的柔性機器人形狀感知系統(tǒng)

是一種創(chuàng)新的連續(xù)體機器人形狀感知解決方案

該技術(shù)可以精確感知各類柔性醫(yī)療機器人

或柔性器械的空間三維形狀

為醫(yī)生提供可視化引導(dǎo)

進一步提升微創(chuàng)手術(shù)的精準(zhǔn)度和安全性

除了王恒教授團隊的電磁導(dǎo)航系統(tǒng)攻關(guān)

廣州其他科研機構(gòu)和科技企業(yè)

也正在手術(shù)機器人領(lǐng)域加速布局

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打破國外壟斷，這位華南理工教師

為手術(shù)機器人帶來“中國方案”！

在往期的推送中

我們?yōu)榇蠹抑v述了

由華南理工大學(xué)電子與信息學(xué)院

楊榮騫教授團隊創(chuàng)辦的

廣州艾目易科技有限公司

成功研制出AimPosition光學(xué)定位系統(tǒng)

和MAGPILOT電磁定位系統(tǒng)

新孵化的多種類型手術(shù)機器人

當(dāng)前，艾目易科技有限公司

已與多家國內(nèi)手術(shù)機器人相關(guān)廠商合作

新孵化出了多種類型的手術(shù)機器人

廣泛應(yīng)用于牙種植、膝關(guān)節(jié)置換

交叉韌帶重建和神經(jīng)外科手術(shù)等

與華南理工大學(xué)共建手術(shù)機器人聯(lián)合實驗室

團隊還與華南理工大學(xué)

共建手術(shù)機器人聯(lián)合實驗室

組建科研團隊

在手術(shù)機器人關(guān)鍵技術(shù)研究方面深化合作

持續(xù)探索更多的前沿領(lǐng)域和應(yīng)用場景

推進手術(shù)機器人技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究

一系列科研成果轉(zhuǎn)化的背后

是華南理工科研工作者們

對 “國之大者” “家國情懷”的深刻詮釋

他們讓先進醫(yī)療技術(shù)不再是 “奢侈品”

而是守護14億國民健康的 “民生標(biāo)配”

這正是中國科技工作者最溫暖的答卷

03

灣區(qū)制造的“排頭兵”

讓科技賦能國家戰(zhàn)略與民生需求

王恒教授團隊的創(chuàng)新探索

也是華南理工大學(xué)吳賢銘智能工程學(xué)院

深耕智慧醫(yī)療領(lǐng)域

構(gòu)建前沿技術(shù)策源地的生動縮影

在“智能制造”“智慧醫(yī)療”雙輪驅(qū)動下

吳賢銘智能工程學(xué)院正以具身智能為筆

在粵港澳大灣區(qū)的熱土上

書寫著 “科技報國” 的新篇章

華南理工大學(xué)吳賢銘智能工程學(xué)院

該學(xué)院積極響應(yīng)中國制造業(yè)升級與大灣區(qū)發(fā)展機遇

以“機器人+”為核心戰(zhàn)略

打造“156+X”特色交叉學(xué)科群

致力于在多個工業(yè)場景

實現(xiàn)具身智能機器人的突破與落地

吳賢銘智能工程學(xué)院工業(yè)

具身智能機器人“156+X”學(xué)科布局圖

為系統(tǒng)推進智慧醫(yī)療科技創(chuàng)新

由該學(xué)院主導(dǎo)建設(shè)的

華南理工大學(xué)“人工智能與智能制造”學(xué)科平臺

布局“智慧醫(yī)療與輔助裝備研究中心”

匯聚優(yōu)勢力量進行關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)

與坎特博雷大學(xué)共建實驗室

與此同時，學(xué)院積極拓展國際合作

攜手新西蘭坎特伯雷大學(xué)

共建“華南理工大學(xué)—坎特伯雷大學(xué)

智慧醫(yī)療自動化國際合作實驗室（SMART）”

擴展國際前沿視野

智能醫(yī)療與輔助裝置平臺構(gòu)成

學(xué)院還建設(shè)了智慧醫(yī)療方向的

省部級科研平臺

涵蓋智能與康復(fù)裝備工程、智能醫(yī)療器械

和高端醫(yī)療器械等方面

形成了覆蓋基礎(chǔ)研究、技術(shù)開發(fā)

成果轉(zhuǎn)化和監(jiān)管支撐的

全鏈條智慧醫(yī)療創(chuàng)新生態(tài)

學(xué)科的價值

在于與時代同頻

專業(yè)的溫度

在于為民生賦能

7月11日

省加快推進現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)專題會議

（人工智能與機器人產(chǎn)業(yè)專場）在廣州召開

圍繞人工智能與機器人產(chǎn)業(yè)

進一步凝聚共識、形成合力、推動發(fā)展

未來，華南理工大學(xué)將面向

“制造強國”“健康中國”的宏偉藍圖

緊扣國家戰(zhàn)略需求和廣東產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)

把學(xué)科優(yōu)勢化為服務(wù)社會的“硬核力量”

在粵港澳大灣區(qū)的熱土上

書寫“科技報國”的新篇章

華南理工大學(xué)　學(xué)生記者團

信息來源：廣州日報、吳賢銘智能工程學(xué)院、電子與信息學(xué)院

微信編輯：黃明華

初審：冀早早

復(fù)審：盧慶雷

終審：鄒浩

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若需轉(zhuǎn)載，敬請聯(lián)絡(luò)

郵箱：hgxcb@scut.edu.cn

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