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哈佛大学医学院徐冉博士应邀来院作学术报告

       2017年11月16日,应我院助理教授齐鹏邀请,哈佛大学医学院美国国家医疗图像导航中心(NCIGT)徐冉博士在嘉定校区智信馆305室作了题为《下一代手术机器人:同心曲管针的缺陷与改进》的学术报告。

      徐冉,曾就读于哈尔滨工程大学获学士学位,2016年获加拿大西安大略大学博士学位。徐博士现在就职于美国国家医疗图像导航中心(NCIGT)和哈佛大学医学院,主要研究方向为:同心曲管手术机器人设计及其在神经、肺部、肝胆外科的应用,机器人与智能手术工具辅助医疗的方法与实现、基于光线的力与形状传感器设计、手术机器人与智能传感器的系统集成与一体化设计、手术机器人的数学建模与控制。

      前来参加学术报告的有我院控制科学与工程系的老师和同学们。报告历时一个多小时,在交互式的学习交流中,徐冉博士详尽地介绍了自己研究同心曲管针手术机器人的艰辛历程。从机械结构设计、软硬件环境搭建到数学建模与控制、曲管针路径规划,这其中每一个环节,徐博士都是自己亲自动手设计和完成的,期间遇到过的困难难以想象。在曲管针末端运动不受控的问题上,徐博士讲到这是他自己遇到的第一个大难题。学术界也没有研究清楚曲管针末端的不稳定、非连续运动问题。请教了一些数学专家无果后,他自己从头开始“啃”相关数学知识,最终建立了同心曲管针的运动控制模型,经过合理简化,提出了一种有效的解决方案,并大幅度提高了机器人的响应控制速度。为了使机器人能够真正应用于手术,徐博士不断改进设计方案,先后研发了三款样机,最终大幅度减轻了机器人的重量,能够方便地在手术台上操作。在制作第三代机器人时,徐博士遇到了另外一个大难题。为了解决实际应用问题,需要实时检测同心曲管穿刺针末端的应变情况,这样就必须在2毫米的管径内安装传感器,而符合尺寸要求的材料只有光纤。当时,徐博士跑遍加州,没有一家厂商能够完成这一工艺。没有人能做,就只能自己硬着头皮上。徐博士本科是学机械工程的,于是便购买零件和工具,亲自动手做了一台专用的铣床设备,经过几次失败后(一旦失败,价值100美元的光纤传感器就彻底没用了),最终在2毫米的管径内安装上了光纤传感器,完成了第三代样机的制作,也就是目前徐博士正在向市场推广的手术机器人。

徐博士设计的手术机器人系统采用同心曲管穿刺针,这种曲管针可以在人体内组织器官内“拐弯”,让医生对针头有更灵活和准确的操控。传统穿刺针无法插到的地方,可以用这个新的技术很轻松的解决。当曲针到达指定位置以后,可以对病灶实行活检、消融和引流等诊断和治疗手段。整套机器人装置采用遥操作架构,令医生可以在手术室外对机器人发送指令完成手术,避免了CT和X光影像设备产生的大量辐射,保护了医生的安全。

徐冉博士在做报告

       报告结束后,参会师生就同心曲管手术机器人研发当中的科学问题和产业现状,与徐冉博士展开了热烈的讨论。报告在现场师生的热烈掌声中顺利结束。(撰稿人  王经纬 齐鹏)

 

 

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