我在清華博士后的時(shí)候，從事移動(dòng)機(jī)器人，也就是無人車。隨后在張博院士推薦下，到了歐盟就參加了歐共體的醫(yī)療相關(guān)項(xiàng)目。

那個(gè)時(shí)候是1995年，當(dāng)時(shí)這種研究可以完全認(rèn)為是實(shí)驗(yàn)室，至少在我當(dāng)時(shí)跟很多老師交流的時(shí)候，他們會(huì)覺得中國工業(yè)機(jī)器人都還沒有進(jìn)入應(yīng)用，醫(yī)療相關(guān)的離應(yīng)用更遙遠(yuǎn)。

現(xiàn)在回過頭來看，我們這25年，像達(dá)芬奇這樣的醫(yī)療機(jī)器人，就已經(jīng)大踏步地從實(shí)驗(yàn)室就走到了醫(yī)院，而且不僅走到了醫(yī)院，應(yīng)用還很廣泛，在軟組織上，包括心胸科、腹腔、闌尾炎、泌尿科等等都有應(yīng)用。

這些應(yīng)用帶來的發(fā)展，一是有限的醫(yī)生能夠做更多的手術(shù)了。二是過去靠實(shí)體眼睛看穿刺或者是縫合，現(xiàn)在能夠放大40倍。

在為醫(yī)生打造醫(yī)療機(jī)器人助手的時(shí)候，首先要解決一個(gè)定位問題，尤其是空間定位。我們用了兩個(gè)雙層模板，一個(gè)模板是用方的，上面有mark點(diǎn)牽玻璃，然后第二層用了圓的，也是由mark點(diǎn)，同時(shí)利用C型臂垂直照一下。垂直照了以后，圖像上可以看到兩幅圖：一個(gè)是圓的圖形，一個(gè)是方的圖形。這個(gè)圖形的兩個(gè)點(diǎn)，把它串起來就是一條空間的直線。

如果把C型臂在水平照一下，同樣也可以看到這個(gè)圖像又是一條線。這兩條線的交集，和要對準(zhǔn)的那個(gè)點(diǎn)實(shí)際上是統(tǒng)一的，把這個(gè)點(diǎn)進(jìn)行一個(gè)二乘，方差最小的時(shí)候就能得到這個(gè)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)就是穿刺的位置。

這就是我們自己在理論上的一點(diǎn)點(diǎn)的貢獻(xiàn)，稱為“雙平面定位”。在這方面我們的精度由原來的三毫米提高到一毫米，由一毫米提高到0.5毫米，能夠在臨床上廣泛的應(yīng)用。

這樣的方法在腦外科之間是相通的。

在這個(gè)算法中，形成坐標(biāo)系之后，如何將CT核磁的坐標(biāo)系的腫瘤或者是腦出血的把柄映射到手術(shù)室？在國外，機(jī)器人、CT、手術(shù)床是一體的，標(biāo)定了一次之后，后續(xù)可以繼續(xù)沿用。但在國內(nèi)，放射科是分開的，所以我們需要用不同的mark點(diǎn)來設(shè)計(jì)。

mark點(diǎn)到一定點(diǎn)距離、點(diǎn)的個(gè)數(shù)，其實(shí)和我們的精度都有關(guān)系。mark點(diǎn)實(shí)際上在數(shù)學(xué)里可以重構(gòu)一個(gè)新的reference,在此基礎(chǔ)上可以方便地把CT和核磁腫瘤的信息，以及新構(gòu)造的reference對應(yīng)起來。當(dāng)把病人推到手術(shù)室，在手術(shù)室里利用視覺或者機(jī)器人對mark點(diǎn)進(jìn)行再識(shí)別，又可以重構(gòu)新的一個(gè)reference。

reference和機(jī)器人是對應(yīng)的，reference和CT核磁時(shí)候的信息是match的，所以所有軌跡的規(guī)劃就能映射出來。但是在軌跡規(guī)劃過程中，穿刺到底是在什么位置，需要依賴于醫(yī)生的知識(shí)。

這個(gè)原型系統(tǒng)包括坐標(biāo)規(guī)劃、機(jī)械臂和機(jī)器人。我在這方面研究了15年，學(xué)生一茬又一茬地畢業(yè)，有的學(xué)生出去以后進(jìn)公司，又和醫(yī)院，和北航不斷地合作。