巴士的專訪｜中大研《毒魔》式磁控「史萊姆」機械人 冀用於微創膽石手術 打造成「醫療Superman」

只用一個無線微型機械人，無需破壞十二指腸括約肌，便可擠入狹小的膽管進入膽囊，在「無創」情況下變形包裹住膽石，並取出患者體內，這便是未來可能達成的微創膽石手術。該機械人是由中大工程學院機械與自動化工程學系教授張立團隊研發，因其形似電影《毒魔》（Venom）的磁控液態機械人，具柔軟、變形能力強和黏彈的特性，被稱作「史萊姆機械人」，而未來團隊更希望能把它打造成「超級醫療機械人」。

中文大學張立教授團隊研發的磁控液態機械人，因變形能力強，又被稱為「史萊姆」機械人。巴士的報記者攝

「我們希望我們的微型機械人，可以幫助醫生完成難度高的任務，把我們的微型機械人打造成Superman『超級醫療機械人』。」張立教授接受《巴士的報》專訪時說。

中大工程學院機械與自動化工程學系教授張立。巴士的報記者攝

張立團隊早在2022年就成功研發「史萊姆」機械人，其形似電影《毒魔》（Venom）中的半液態外星怪物，主要由動態交聯磁性水凝膠組成，實際使用時以機械臂操控永久磁鐵來控制機械人路徑，並配合醫學影像設備追蹤機械人路徑。張立表示，這一機械人的原型來自可變形成任意形狀的阿米巴原蟲。

今年初，團隊又在「史萊姆」機械人基礎上研發出全球首款「抗菌膜」磁控液態機械人。早前，張立團隊希望使用「史萊姆」機械人拾取胃裡的異物，但發現胃酸會腐蝕機械人，便將方向轉為「抗菌膜」。

「在人體植入一些器件的過程中，有時會帶入細菌，細菌繁殖後會形成難以去除的『生物膜』，」張立表示，「調研也發現體內七、八成的慢性感染都是由菌膜導致的，於是我們就確立了這個未來方向。」

張立也希望，日後可將「史萊姆」機械人用於微創膽石手術。目前要到達狹窄的膽管進行膽石手術等治療，主要使用內窺鏡，但難度較大。張立團隊便構想，利用「史萊姆」機械人極強的變形能力，擠進膽囊，包裹住膽石並將其帶出，避免對括約肌等造成破壞；加上這款機械人採用「無纜」遙控，故靈活性更高，手術創口比現時的手術方式更小。張立笑稱，這是一個很「瘋狂」的想法。

「史萊姆」機械人可通過狹窄的管道，包裹住異物並取出。巴士的報記者攝

「史萊姆」機械人進入膽管內去除細菌生物膜感染，目前在豬樣本上已成功試驗。張立希望，之後的臨床試驗可在香港進行，「香港的一大優勢就是背靠祖國，我們可以與大灣區進行多種資源共享。」張立指，目前一個重要任務就是盡快推進首例人體臨床試驗。

張立指，「史萊姆」機械人的自主能力位於Level1到Level2之間，即機械人可以實現簡單的路線規劃，並跟隨路徑到達目的地。巴士的報記者攝

因「史萊姆」機械人可以完成微創機械人難以完成的任務，已有多間本地醫院對此項研究表達興趣。不過，業界仍對機械人「無纜化」控制表現擔憂，「傳統的有纜機械人在人體內活動時更加可控。」張立表示，「有醫院擔心萬一機械人在體內失控，難以快速找回。」

對此，張立在研究微型機械人時確立了「3S」口號，即「Smaller（更小）、 Smarter（更智慧）、Safer（更安全）」。張立團隊亦研發微型機械人後端控制系統，便於後續在商品化場景下的實際操作。

除「史萊姆」機械人外，張立團隊還以蜂群行為模式為靈感，研發出仿生微型機械人集群，該機械人亦可通過磁場控制路徑。張立課題組博士生彭瑜嵩介紹，微型機械人集群目標用於血管介入式治療，目前已在人體胎盤樣本上成功試驗，如在腦內血管瘤治療時，微型機械人集群可助栓塞血管瘤防止血液衝擊，進而降低血管瘤破裂出血風險。

張立團隊以蜂群行為模式為靈感，研發的仿生微型機械人集群。巴士的報記者攝

仿生微型機械人集群用於血管介入式治療示意圖。張立團隊博士生彭瑜嵩供圖

張立團隊過去與多個知名國際團隊展開廣泛合作。早在2017年，就與南韓大邱慶北科學技術院、及瑞士蘇黎世聯邦理工學院成立「創新醫學科技聯合研究中心」，推動微米或納米機械人，以及其他納米技術的研究及發展應用於消化道及心血管疾病的檢測及治療。

2020年，在香港政府支持下，由中大牽頭，與蘇黎世聯邦理工學院、倫敦帝國學院、約翰‧霍普金斯大學和慕尼黑工業大學合作，在香港科學園成立了醫療機械人創新技術中心，作為協助平台將創新的生物醫學工程研究轉化為實質的醫療應用。

醫療機械人創新技術中心。（醫療機械人創新技術中心官網圖片）

香港中文大學（中大）醫學院首創利用高解析度電腦斷層掃描技術「HR-pQCT」，透過三維影像分析類風濕關節炎骨侵蝕變化，並展開長達 8 年的跟進研究。研究揭示，HR-pQCT 有助排除非炎症性引起的小型骨侵蝕病徵，分辨真正因類風濕關節炎引起的病變。跟進研究亦證實，早期患者即使已出現大型骨侵蝕症狀，若及早採取「達標治療」（treat-to-target，T2T）的個人化治療方案，其骨侵蝕情況不僅可保持穩定，甚至出現逆轉。團隊正研究應用此技術於早期類風濕關節炎檢測，以實現「早診早治」目標。是次研究成果已於國際期刊《Annals of the Rheumatic Diseases》發表。

香港中文大學（中大）醫學院首創利用高解析度電腦斷層掃描技術「HR-pQCT」，透過三維影像分析類風濕關節炎骨侵蝕變化，並展開長達 8 年的跟進研究。中大醫學院圖片

類風濕關節炎屬於慢性自身免疫系統疾病，困擾全球逾 7,000 萬名患者，單是本港已有約三萬人患有此症。病人因自身免疫錯誤攻擊關節滑膜，引發炎症並破壞關節；而發病首兩年屬黃金治療期，若未能及時介入治療，關節會逐漸變形並失去活動能力，造成不可逆轉的損傷，嚴重影響生活質素。

骨侵蝕是類風濕關節炎的標誌性特徵，尤其常見於掌指關節，可作為評估病情嚴重程度及預測不可逆轉關節損傷的重要指標。然而，傳統影像檢查如X光、電腦掃描或磁力共振，在偵測早期或微細骨侵蝕方面敏感度有限，或難以在病發初期及早作出準確診斷。

中大醫學院內科及藥物治療學系風濕科臨床副教授蘇晧醫生。

中大醫學院風濕科團隊首創利用高解析度的三維影像電腦斷層掃描技術「HR-pQCT」，為247名類風濕關節炎患者進行影像評估，並展開長達8年的跟進研究。研究對象包括149名於風濕科門診就醫並持續接受常規治療的患者，以及98名症狀出現不足兩年、並在診斷後首年接受嚴格「達標治療」策略的患者，其後轉為常規治療。達標治療指根據患者的病情活躍程度及既定治療目標，制定及調整合適的個人化治療方案。

團隊先為類風濕關節炎患者進行基線水平的影像掃描診斷，以評估第二掌骨頭（食指掌指關節附近，常用作評估手部關節炎、骨侵蝕與微結構變化的標準部位）周邊的骨質侵蝕情況，並與78名健康人士比較。結果顯示，已確診類風濕關節炎的患者當中，29%被發現有體積少於1mm3的小型骨侵蝕；健康人士組別則有26%被發現有小型骨侵蝕，兩組的骨侵蝕位置分布亦無顯著差別。相反，兩組在體積大於5 mm3 的大型骨侵蝕方面差異較明顯，17%的類風濕關節炎患者被發現有大型骨侵蝕，遠高於健康人士組別的 3%。（見附錄表）

中大醫學院內科及藥物治療學系博士後研究員鄭梓灝。中大醫學院圖片

中大醫學院內科及藥物治療學系博士後研究員鄭梓灝解釋：「患者即使被診斷出有小型骨侵蝕，惟由於分布及大小特徵與健康人士無分別，缺乏疾病特異性的臨床意義。而在隨後8年跟進期間，大部分小型骨侵蝕的情況穩定，即使持續接受達標治療，亦未見骨蝕範圍有明顯變化，反映這些小型骨質侵蝕有機會因生理或生物力學因素所致，與炎症過程並無關係。」

團隊隨後展開的跟進研究發現，被診斷出有大型骨侵蝕的患者當中，整體有超過一半人（53%）骨侵蝕情況於跟進期內有改善。分析顯示，這些患者多數發病時間較短，並接受了達標治療，令疾病活動控制得到改善，反映早轉介、早治療及嚴格控制病情的重要性。至於小型骨侵蝕患者情況有見改善的亦佔 14%，大部分患者（64%）情況維持穩定。

中大醫學院內科及藥物治療學系風濕科臨床副教授蘇晧醫生認為：「此研究結果顯示，高解析度的三維影像診斷能精準計算出骨侵蝕範圍大小及分布，並由此得知並非所有骨關節異常均屬於類風濕關節炎症狀，可避免臨床上因過分解讀而出現錯誤診斷為類風濕關節炎情況，同時亦可及早診斷真正患有類風濕關節炎的病人，從而實現早診早治的目標。」

中大醫學院內科及藥物治療學系講座教授及風濕科主管譚麗珊(右)。中大醫學院圖片

中大醫學院內科及藥物治療學系講座教授及風濕科主管譚麗珊表示：「類風濕關節炎患者及早於黃金期內接受治療，可有效保護關節及減少長遠不能逆轉的損害。一旦出現持續關節腫脹、晨僵或手部疼痛症狀，應及早求醫接受評估。團隊計劃將 HR-pQCT納入類風濕關節炎早期評估研究，發展以影像學為基礎的風險分層模型，長遠期望可利用 HR-pQCT 檢測出未有臨床症狀的高風險個案，或已有症狀的初發類風濕關節炎患者。」

香港中文大學（中大）醫學院首創利用高解析度電腦斷層掃描技術「HR-pQCT」，透過三維影像分析類風濕關節炎骨侵蝕變化，並展開長達 8 年的跟進研究。中大醫學院圖片