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智能磁錨定內窺鏡

【本報訊】與傳統外科手術相比,用內窺鏡進行胸腔和腹腔微創手術可以將傷口大幅縮小,但需要一個獨立開口放入內窺鏡,內窺鏡需要由一個專人操作等;香港中文大學學者和研究生近年研發出「智能磁錨定內窺鏡」,能夠克服這些缺點,有望打破美日德國等巨頭對內窺鏡市場的壟斷。
中文大學醫學院外科學系副教授李崢表示,最初在2015年聽到一名資深外科醫生反映用傳統內窺鏡做胸腔和腹腔微創手術的缺點,例如,需要一個獨立開口放入內窺鏡(若用同一個開口放入內窺鏡和手術儀器,兩者操作時容易互相干擾),以及內窺鏡需要一個助手去操作等。該外科醫生當時提出,可否研發全新內窺鏡,用自動化機械臂透過磁力吸附它移動和轉動,這樣可以省下一個助手,也可用同一個開口放入內窺鏡和手術儀器,減少一個開口。

概念如家用磁力抹窗機械人

單看名稱,可能會覺得艱澀,但它的概念若說得通俗一點,就像用磁力的家用抹窗機械人。李崢稱智能磁錨定內窺鏡要做到完全自動化操作,必須具備相當水平的視像辨識技術和人工智能技術。首先,它必須辨認到做微創手術的儀器,更重要的是必須能夠追蹤手術儀器的些微移動和轉動,即時自動調整內窺鏡的位置或角度配合。由於微創手術期間,智能磁錨定內窺鏡鏡頭不時會沾上血液,所以要加上自動噴射生理鹽水清洗鏡頭的功能,才是完整解決方案。

李崢表示,他的團隊在2016年研發出第一個簡單原型,只用磁力,並非智能化,要到2019年,他們才研發出第一個由機械臂自動化控制的原型。
至於現時智能磁錨定內窺鏡原型,至少可說是第三代。單計算內窺鏡部分,其直徑為7.5毫米,長度為50毫米,重量只是3.4克。由於要具備照明和自動清洗功能,所以這個內窺鏡需要連接一條幼電線和一條清洗管,並非無線運作。李崢稱,其實也研發過無線版原型,但最多只可照明,無法加入清洗功能,因此,做一個微創手術,就要拿出來清洗幾次,令實用性大打折扣。所以,他們計劃智能磁錨定內窺鏡未來的研發和投產重點都是有線版。有些較複雜胸腔或腹腔微創手術可能需要同時使用多個鏡頭、多個角度來拍攝,可以用有線版為主,其他拍攝角度用無線版輔助。

現時的智能磁錨定內窺鏡原型可以相隔厚達100毫米的肌肉和脂肪來操作,這已適用於絕大部分病人。而它使用的是天然磁鐵,磁力強度有限,即使手術時間長達幾小時,亦絕對安全。唯一需要小心的是,建議和心臟起搏器或不鏽鋼骨科植入物保持50毫米距離。傳統內窺鏡是多次使用,每次做手術後要清洗和消毒,存放在特別地方。

李崢認為,這有很多行政成本,也不太方便。他計劃,智能磁錨定內窺鏡將來推出時,內窺鏡部分會設計成單次使用,機械臂部分則可長期使用。初步估計,將機械臂售價攤分後,每次使用實際費用在數千元內,只比傳統內窺鏡略高。初步估計每次實際費用數千元內至今,他們已在豬的屍體和假人身上試用過智能磁錨定內窺鏡原型,估計需要再用3年,陸續在活豬、人的屍體和活人身上試用,其設計才定型。之後,再用一至兩年取得歐盟醫療器械認證,才可以量產。智能磁錨定內窺鏡的研發至今已用了200多萬元,估計還需要再投入數百萬元。雖然投入不少,但其潛在需求龐大,有望打破現時日本、德國、美國等大公司壟斷內窺鏡市場的局面。

現時,智能磁錨定內窺鏡仍然是中文大學醫療機械人創新技術中心名下的項目。李崢計劃,待研發接近完成時,由團隊中的研究員或研究生來成立公司,他本人擔任公司顧問。此外,也會考慮和香港現有的醫療器械生產商合作。
全球腹腔微創手術每年約1300萬宗
中文大學醫學院外科學系副教授李崢表示,智能磁錨定內窺鏡適用於胸腔和腹腔內的微創手術,包括心、肝、脾、胃、肺、腎等主要器官的微創手術,應用非常廣泛。
有資深外科醫生表示,單是腹腔鏡微創手術,全世界每年約1300萬個。可想而知,智能磁錨定內窺鏡只要取代到傳統內窺鏡一小部分市場,其銷量也很可觀。該外科醫生又指出,傳統內窺鏡市場被日本、德國、美國幾家大公司佔了八成至九成。雖然內窺鏡部分成本不高,但會連同錄影器材、光源和大型顯示器出售,全套售價幾近200萬元。
一般來說,使用壽命約5年,因為5年後,通常會有小毛病,生產商會推出改進的新型號。以每套傳統內窺鏡設備每年進行約150次手術、5年約750次手術計算,平均每次費用約2000多元,還未計消毒的費用。所以他認為,智能磁錨定內窺鏡應該有競爭力。李崢稱,今年5月,智能磁錨定內窺鏡已在內地取得專利。
最近亦收到美國方面的通知,其美國專利申請已獲批准,只是未收到專利證書。未來,他們還考慮增加人工智能辨識腫瘤邊緣和重要血管的功能,令醫生切除腫瘤時更加準確,以及避免切到重要血管。在中文大學早前舉行的「創新日」活動中,有投資者對智能磁錨定內窺鏡表示興趣,希望將來再深入商討。

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