科大研发多款智能医疗器械

香港科技大学（科大）电子及计算机工程学系副教授申亚京领导的团队，近日成功结合人工智能及机械人技术，研发出三款突破性的智能医疗器械，分别适用于诊疗监测、手术辅助及术后复康，旨在辅助医生解决目前诊疗过程中所遇到的困难，优化程序及提高效率，促进智慧医疗的发展。目前，团队正积极与公私营机构、产业及投资者探讨合作，推动项目的临床应用及转化落地。

AI手部触觉交互系统PhyTac：
人类的双手拥有高度密集的神经分布，具备细腻的触感及灵巧的控制能力，然而，当手部神经、肌肉或关节处受到压迫或发生病变时，或会出现功能丧失、麻痹或针刺感等症状，特别是脑中风后，不少患者会经历手部动作障碍，及早发现和准确地诊断这些病症的严重程度，有助减低对患者日常生活的困扰。

然而，现时手部功能的评估一般依赖医生透过观察患者的动作，并结合经验作诊断。有见及此，申教授的团队开发了一个AI手部触觉交互系统PhyTac，这个呈圆锥状的装置设有多达368个感应单元，可精准对应手部各个发力点。患者只需手握装置尝试发力，医生便可即时在AI系统中对应手部位置的发力点，有助医生能快速监测患者的康复过程，更可配合VR虚拟实境技术设计游戏，让病人利用装置进行复康训练，从而制定合适的复健方案。

是次研发的技术突破之处，在于团队首创以植物「螺旋芦荟」的结构为灵感作设计，与一般芦荟不同，「螺旋芦荟」叶片呈三角形，以其对称及五尖的螺旋状纹见称，能够避免叶子互相遮挡，从而摄取阳光。受此启发，团队运用螺旋状纹设计PhyTac，显著提升感应器的密度之余，亦大大提升装置的传感范围，使装置能够准确反映手部力度，准确率高达97.7%。团队亦正积极与医院管理局社区复康中心探讨合作，研究于中心内应用PhyTac技术帮助病人。

居家肺部功能检测仪：
世界卫生组织预计，到2030年，慢性阻塞性肺病（COPD）将会成为全球第三大杀手，而新冠肺炎疫情过后，不少患者均出现新冠后遗症（又称「长新冠」），令定期肺部监测的需求大大提升。为减少肺病病人频繁前往医院进行肺量测试的需要，团队研发出一个「AI家用肺部功能检测仪」，这个小巧的呼吸感测装置，直径仅8cm，重约78 克，比一部智能手机轻一倍，方便用户在家中随时进行呼气测试及训练。未来，团队望推动与医疗机构的数据互联，并进一步将研发商品化，帮助有需求的患者尽早实现居家健康监测。

装置设有一个「仿生生物力学的气流感测器」（Biomimetic Biomechanical airflow sensor），让病人可透过吹气测试最高气流速（Peak Expiratory Flow），准确度达99%。此外，团队更特别结合了创新的趣味游戏，让用家可一边透过控制吹气力量，一边控制游戏中的飞鸟避过障碍，有助长期病患者在家中进行呼吸训练。有关数据将会记录在伺服器中，研究团队更正构建云端数据平台，以实时传输吹气测试的结果，让医生可遥距监测病患的测试情况及进展。未来，团队望推动与医疗机构的数据互联，并进一步将研发商品化，帮助有需求的患者尽早实现居家健康监测。

全球最小多功能手术机器人：
微型医疗手术机械人常应用于微创手术，惟目前技术难十全十美，难以同时实施内窥镜手术操作、准确的导航功能且体积微小。有见及此，团队研发出一款全球最小的多功能手术机械人，直径仅为0.95毫米，体积较现有同类机械人小60%，集拍摄及精准导航能力，可协助医疗人员在人体内取样、传送药物及进行激光热疗手术。团队已将机械人用于肺部支气管模型及离体猪肺内进行测试，证实机械人能够在受限环境中保持优秀的介入导航能力，并拍摄清晰的扫描成像，同时能在困难部位实践多种治疗功能。现时，团队正就内窥镜的光路进行优化并寻求资本合作，预计半年内将会开展动物实验，为开展下一阶段的临床试验作准备。

申教授表示：「人工智能及机械人技术日新月异，人机互动的潜力无限，定必成为未来的大势所趋。是次研发的一系列医疗器械，正正是希望结合机械人技术、工程学与生物医药等跨学科知识的成果，目的是为医生解决于诊断及治理的过程所遇到的瓶颈，提高医疗流程的效率。凭借科大于机械人及AI领域的研究优势，团队将会继续开发更高感知的机械人，实现机械人与人类之间更加安全和自然的互动，从而开拓更多具影响力的研究设计，支援医疗等各行各业的转型发展。」

申教授的团队去年获创新科技署「产学研1+计划」（RAISe+）的拨款资助，成为首批24个项目之一。团队以突破性的触觉传感器（tactile sensor series），精准地计算出人形机械人指尖于各方向的接触力度，赋予类似人类的触觉，在科技应用上非常广泛。该研发可以让机械人更准确地感知和理解其环境和人类动作的意向，加上能够理解语音意义及接收视觉讯息，可实现机器人与人类之间更加安全和自然的互动，正与香港各研究院、工业自动化生产线、医疗健康中心、机械人等相关行业展开合作。