“港”创科25人｜对话香港中大医学院院长赵伟仁：将科幻变成现实，柔性手术机器人是未来最重要的发展方向
明亮晃眼的手术灯下，一字排开各种尺寸、形状的手术剪、解剖刀等，身穿蓝色手术袍的外科医生，头戴外科手术眼镜，冷静而专注地为病人进行着腹腔手术——这是香港中大医学院院长赵伟仁的国画作品《杏林俊杰》中所描绘的场景。
他不仅拥有精湛的外科技术，还是一位才华出众的国画画家。自幼受母亲耳濡目染而爱上国画，随后师从岭南派一代国画大师赵少昂。中学时期，他便在多个国画比赛中崭露头角，屡获大奖，展现了出众的绘画天赋。
“我认为国画很美，开始学画以后，我真的有考虑过当一位国画画家，”他笑言。然而，最终赵伟仁选择了继承父亲的衣钵，暂时放下画笔，拿起了手术刀，走上从医之路，并成为了一名蜚声国际的上消化道手术和创新内镜及机械人外科权威。
在他看来，国画艺术与外科手术有异曲同工之妙，两者都需要高度专注、良好的规划和手眼协调。潜移默化之中，国画已成为他生命的一部分，使他能更加理解病人的需要和医者的责任。他亦将国画的精髓——“留白”，融入自己的生活哲学中，在繁忙的工作之余，仍坚持提笔作画。
赵伟仁致力研究微创和机器人食管切除术，以及用作早期胃肠癌的诊断及治疗的新型内镜技术。数年来，他发表了近400篇论文和6本书籍章节，目前担任国际权威学术期刊《Endoscopy》的编委。他的研究成果屡获奖誉，包括国家科学技术进步奖及教育部技术进步奖、美国胃肠镜内镜世界杯内窥镜检查一等奖、及伦敦帝国学院哈姆林医疗机械人研讨会“卡尔史托斯-哈罗德霍普金斯金内镜奖”等。
“想像即可成真”
“阿波罗的大脑，狮的雄心，鹰的利眼和女人的巧手。”
在大众眼中，外科医生大都冷静、理性，但从小学画的赵伟仁却有感性浪漫的一面。受科幻电影《星空奇遇记（Star Trek）》的启发，赵伟仁儿时的梦想是“勇踏前人未至之境”，“正如毕加索所说，你能想像的一切都能实现 （ Everthing you can imagine is real）。”
今年2月起，他开始接任香港中大医学院院长。除了大学医学院日常繁忙的行政工作外，他仍然坚持参与长达数小时的外科手术，并到医院看诊巡房。作为一名外科医生，最为自豪的莫过于挽救病人的生命，然而让他沮丧的是，很多病人确诊癌症已是晚期，即使再完美的外科手术亦无法将他们的生命从死神手中拉回。
“上消化道癌症比如食道癌的患者，即使通过手术配合化疗降低复发几率，五年的生存率也只有约20％。晚期癌症复发的几率很高，最好的手术也不能避免病症的复发，唯一能改变患者命运的办法就是早期的诊断治疗，”他坦言。
2003年，赵伟仁远赴日本深造，师从日本名医井上晴洋教授学习内视镜黏膜下剥离术（ESD），并将该技术引进香港，为治疗早期消化系统癌症带来曙光。其后，他先后完成多项突破性的手术，包括2010年在香港成功操作了首个经口无创内镜肌肉切开术（POEM）。
据了解，ESD对医生内镜操作技术要求极高，学习曲线长，术中多缺乏有效牵引，黏膜下剥离视野受限，在现有设备条件下术中难以形成类似外科腹腔镜手术中的操作三角。相比之下，如果用机器人的手臂，就可以更加精准地完成手术操作。
因此，近年来，赵伟仁带领团队潜心研究内镜手术机器人。2011年，他完成了全球首个利用机械人的胃部内镜黏膜下剥离术，并在2020年完成了全球首个机械人辅助的大肠内镜黏膜下剥离手术等。
然而，他坦言，目前内镜手术机器人的应用仍处于早期，“第一，这项技术不太容易发展。因为从身体外放入机器人的角度是比较刁钻的，所以在控制和工程设计方面，还需要实现比较准确的机械手臂控制，这是比较困难的。第二，在肠胃部里，我们需要控制宽度四毫米的机械手臂，在设计方面对精准度的要求也很高。”
人机协作模式
手术机器人作为高端医疗器械，其性能和安全性要求高，核心技术研发难度大、费用昂贵、上市周期长，因此进入医疗机构有一定的价格门槛。
公开数据显示，中国手术机器人市场尚处于早期发展阶段，装机率整体偏低，中国市场腔镜机器人渗透率仅为0.51%，而美国同期同类手术的渗透率为13.3%。2020年中国手术机器人市场规模仅为4.25亿美元，占全球市场的5.1%，预期未来将以44.3%的复合年增长率快速增长至2026年的38.4亿美元。
展望手术机器人的未来，赵伟仁表示未来AI系统将能为医生提供精准的辅助诊断和手术建议，形成“钢铁人（Iron Man）式”的人机协作模式。“AI系统通过收集大量的手术影像并进行深度学习，可以作为一个拥有数十年丰富手术经验的医生为年轻医生提供手术建议，比如实时分析出最适合下刀的位置，从而提升手术的安全度。”
在目前的机械人手术操作中，“腹腔镜犹如我们的眼睛，机械臂是我们双手的延伸，外科医生则充当大脑，操控整个手术过程。我们相信人工智能未来会成为我们的副驾，一起驾驭复杂的机械人手术。”
一直以来，香港高校以卓越的基础科研成果著称，但由于缺乏产业链的配套，研究成果商业化成效不如人意。
近年来，香港各大高校都在积极推动科研成果的转化。2020年获得香港特区政府InnoHK资金的支持，赵伟仁牵头在香港科学园创立了医疗机械人创新技术中心（MRC），亦是亚洲首个手术机器人临床试验基地。
该中心与香港本土手术机器人公司康诺思腾（Cornerstone Robotics）合作，据他透露，目前该公司Sentire腹腔镜手术机器人已经完成了55例手术，从外科医生的角度，操作手感可以媲美被业界称为“上帝之手”的达芬奇手术机器人。该手术机器人正在等待相关的审批，“如果可以拿到认证，我相信可以在香港或内地进行推广，甚至可以推广到不同的国家。”
近年来，粤港澳大湾区建设如火如荼，粤港合作、港深合作模式从“前店后厂”升级到“前研后产”，聚力打造具有全球影响力的科技和产业创新高地。这为香港科研成果转化、产业化提供重要的依托和发展空间。
作为“金字塔尖”的医疗科技产品，手术机器人构造十分复杂，拥有过万个零部件，需要集成临床医学、机器人本体设计、控制算法、电气工程、人机交互、视觉影像等多个学科的前沿大底层技术，开发难度较大。
在粤港澳大湾区不断加快融合发展的背景下，在赵伟仁看来，结合香港基础研究的优势，与大湾区其他城市在产业供应链方面的能力，有望可以打破手术机器人行业的垄断格局。
画家与医生的抉择
《21世纪》：赵院长，自你接任香港中文大学医学院院长以来，你的日常行程是怎样的？
赵伟仁：自从我担任了医学院院长一职，工作变得非常繁忙，这在我接任之前是难以想象的。除了继续作为专科医生，使用内镜为患者提供诊疗服务，我还需参与众多会议，包括神经学领域的会议，以及与不同领域的专家学者进行交流。
《21世纪》：除了作为科研者和外科医生的身份，你还热爱国画，是岭南画派名家赵少昂的弟子。在选择职业时，你是否曾考虑过从事绘画或艺术方面的工作？
赵伟仁：我的母亲是赵少昂先生的弟子，我深受其影响，对绘画艺术有着浓厚的兴趣。在我十几岁时，便开始跟随赵少昂教授学习国画。学习过程中，我确实曾考虑过成为一名国画画家。然而，我的父亲是一位医生，他希望我能继承他的事业。在画家与医生之间，我最终选择了后者。
《21世纪》：在你的工作和科研中，你认为绘画与外科医生之间有何共通之处？
赵伟仁：医学领域包含超过十六个不同的专科。我选择外科，部分原因是它与艺术有着密切的联系。外科手术本身就是一种艺术形式。我发现，国画的学习经历，尤其是在对色彩的敏感度方面，对我的外科手术操作大有裨益。
《21世纪》：你是否认为，由于你在绘画方面的练习，使得手部的灵活性和稳定性对你进行外科手术有所帮助？
赵伟仁：这可能与我控制毛笔的绘画练习有关。在绘画时，我们必须保持手部稳定，避免手部颤抖，这无疑也提升了我在手术中的操作稳定性。
《21世纪》：关于你最喜欢的科幻电影《星空奇遇记》，这部电影对你从事研究有哪些启发和灵感？
赵伟仁：《星空奇遇记》是我童年时期非常喜爱的一部电影。影片中展示了许多创新科技，这些科技也被应用于医疗领域，例如一种小巧的仪器，无需扫描即可定位体内的病源。在创新方面，许多在《Star Trek》中实现的概念，我们希望在现实中也能利用现有科技进行早期疾病诊断和治疗。
《21世纪》：像是一些在科幻电影中看到的场景，也许在数年或数十年后会成为现实？
赵伟仁：我们不仅可以想象，而且可以实现。尽管我们的科技尚未达到那种水平，但我们应继续设想未来医疗科技的发展，并朝着那个方向不懈努力。
机器人未来十年最重要的方向
《21世纪》：2020年，你带领团队完成了全球首例内腔镜机器人手术，为早期癌症患者剥离内腔黏膜。能否回顾一下当时手术的难点、突破点以及创新之处？
赵伟仁：2003年，我在日本学习黏膜下剥离术，那时日本刚开始应对早期肠胃癌。在香港，当病人寻求医疗帮助时，通常已经出现了症状，这通常不是早期癌症患者。作为外科医生，尽管我进行了最佳的手术操作，最安全地达到了手术目标，但病人的命运仍然受到癌症的影响。晚期癌症的复发率很高，即使是最好的手术也无法完全避免病症的复发。唯一能够改变患者命运的方法是早期诊断。
我于2004年开始在香港进行这项手术。手术操作相当困难，因为我们需要控制内镜从口部或肛门进入，深入100多厘米才能到达需要治疗的肠胃部位。此外，我们还需要在外部操作镜子和刀片进行剥离，这无疑是一项挑战。
十几年前，我开始与新加坡国立大学合作，希望设计出新的软性机器人，以便能够伸入胃部或肠部，帮助我们进行黏膜下剥离术。机器人的一个手臂用于提升，另一个手臂进行切除，这样的操作效果显著，有助于提高手术的安全性。术后，病人通常在两到三天内就可以出院。基本上，早期胃癌和食管癌患者的五年生存率都超过了85%，并且康复后不需要化疗，也不需要切除病变器官。
《21世纪》：在过去几年中，机器人在医学方面的应用有哪些新的发展？
赵伟仁：大约始于2000年，这是外科机器人系统的起点。自机器人手术概念出现以来，我们发现机器人在身体狭窄部位的手术中发挥了重要作用。例如，在前列腺癌切除手术中，机器人在缝合方面表现出色。然而，这一机器人系统仍处于相对早期的发展阶段。
《21世纪》：你为什么认为机器人手术仍处于早期阶段？还有哪些功能需要完善？
赵伟仁：首先，这项技术的发展并不容易。我们从体外将机器人引入体内的角度相当复杂，因此在控制和工程设计方面，需要实现更为精确的机械手臂控制，这是一项挑战。其次，在肠胃部，我们需要控制宽度仅为四毫米的机械手臂，这对设计精度的要求非常高。因此，我们仍在不断发展这项技术。
《21世纪》：作为一名外科医生，你如何看待未来手术机器人与外科医生的分工？两者的未来发展将会怎样？
赵伟仁：总体而言，在外科领域，微创和机器人手术无疑是最重要的发展方向。我也观察到越来越多的发展趋势倾向于早期诊断和治疗，例如香港也在进行大肠癌筛查。未来的发展方向肯定需要在早期癌症治疗上投入更多努力。因此，柔性机器人可能在未来10到20年内成为最重要的发展方向。
《21世纪》：在医院的培训体系下，成为一名优秀的外科手术医生大概需要多长时间？现在如果有手术机器人的辅助，是否能够缩短培训周期？
赵伟仁：这是一个非常好的问题。我们有时也会思考，如果有突破性科技的发展，是否会缩短培训时间。
《21世纪》：那么，从一名医学生到真正成为一名外科医生，大概需要多长时间？
赵伟仁：在香港，医学生毕业后选择成为外科医生，培训时间至少需要6年。但我认为，即使经过6年的培训，他们的经验仍然不足。成为普通外科医生是可能的，但如果要成为专科医生，比如我的专科是食管道癌，还需要更多的时间。我认为，经过十几年的培训后，才可能成为一名比较成熟的外科医生。现有的机器人是否可以缩短培训时间？我认为不行。因为对我们来说，机器人只是一种外科手术工具，与普通医疗设备无异，只是它的灵活性更高，可以提高手术操作的安全性。手术仍然需要医生的经验配合，因此在培训方面仍需投入时间。
未来另一个最大的发展肯定是人工智能。随着年龄的增长，我肯定会有不同的经验和判断。例如，AI可以分析一万个有经验的医生在手术中是如何操作的。我们可以利用AI配合机器人，在外科医生操作时提供意见，指导经验较少的专科医生如何进行手术，从而提高手术的安全性。
《21世纪》：所以在AI的加持下，copilot的价值会大大超过简单的手术机器人？
赵伟仁：我们以前也会想象。科幻电影中也有自动化机器人，它们可以完全操作手术，但现在也存在许多障碍。我们对机器人和AI的信任是否能达到100%？在自动驾驶汽车尚未获得人们信任的今天，手术机器人的完全自动化可能还需要一些时间。
弯道超车
《21世纪》：刚才谈到机器人，目前欧美的手术机器人品牌在全球占据垄断地位，中国内地以及香港也在不断研发很多手术机器人。未来国产手术机器人是否有机会实现弯道超车，或者打破垄断局面？
赵伟仁：这完全是有可能的。自2018年起，特区政府大力推动香港发展成为创新中心，其中医疗创新尤为重要。我们很荣幸在2020年获得香港特区政府InnoHK资金的支持，成立了医疗机器人创新中心。在这个中心，我们与创新公司Cornerstone Robotics（康诺思腾）进行了合作。该公司在香港和深圳设有办公室，其医疗机器人自2019年开始从原型设计发展至今，我们在2022年开始进行临床研究，利用创新机器人系统已经完成了55例手术。在操作这些机器人时，我感觉与国外大品牌没有太大差别，基本上是相同的。
《21世纪》：这款手术机器人操作的体感很好？
赵伟仁：感觉非常好，控制也很准确。过去十几年来，我每次参加国际会议，大家讨论手术机器人都面对一个问题——成本太高。因为全球只有一个品牌，所以我们希望降低手术机器人的价格。内地许多病人需要机器人系统进行手术，如果价格可以降低，更多的病人将能够受惠。
《21世纪》：现在我们自己研发的机器人，是否有可能在短期内进入香港的公立医院或私立医院的手术室使用？
赵伟仁：有很大的可能性。目前，机器人系统正在等待国家审批。如果获得认证，我相信可以在香港或内地推广，甚至推广到不同国家。
“前研后产”模式
《21世纪》：刚才谈到手术机器人，听说它有超过1万个零部件，是各种技术的集成。香港在这方面有哪些优势？香港如何与大湾区其他城市产生协同效应？
赵伟仁：香港与大湾区其他城市的协同效应非常重要。香港在高端医疗或科研领域拥有许多知名大学和人才，但如果要实现产业化，就需要落地。在这些创新科技方面，香港在科研方面可能具有优势，但在应用方面还有提升空间。例如，在病人数量较大的背景下，内地医院可以互补，因为内地的手术数量是香港无法比拟的。我们有杰出的医生和工程师，可能在创新和研究方面表现突出。我们还发现，机器人大约有15000个零部件，零部件工厂设在深圳，但前沿研究是在香港进行的。这样我们就可以优势互补、互相协调。
《21世纪》：刚才提到港中大将一些优秀的科研成果商品化或落地，在这方面你有哪些好的经验可以分享？
赵伟仁：首先，我们医学院的大力推动至关重要。我们拥有许多不同领域的知名团队，但我们不仅要在研究前沿和突破上取得成果，在重要期刊上发表重要文章，获得研究资金，还需要考虑如何转化。现在，我们有更多的落地机会，从不同的参与者、研究者，包括领导教授和研究生。因为香港特区政府也有许多推动科技落地的政策，包括最近的RAISe+。它也希望推动教授的研究，完成从研究到落地的转化，资金也非常重要。
《21世纪》：资金当然非常重要，但在大学的考核体系方面，以往大家可能都是以发表论文、教学、科研作为衡量标准。你接任院长后，在医学院如何将应用或科研的转化纳入考核体系？在这方面有哪些好的做法？
赵伟仁：第一，在医学院，我们经常举办研讨会，与同事分享经验。我们也有不同的教授，他们在推动全员科研方面非常有经验，知道如何进行转化。第二，我们可能需要看到除了发表文章之外，在完成专利、知识产权后的成果如何量化，这也将成为评估的一个方向。第三，我们还会考虑在（常规）工作之外，是否有参与公司的情况，这现在也可能成为一个重点。当然，并不是要求所有教授都去开公司，因为大学的培训是针对学者的，尤其是在医疗领域。作为医生而言，与追求产业化、商业化方面可能存在一些冲突。如果有合作伙伴，我们非常欢迎。
