《新京報(bào)》：機(jī)器人專家王田苗20年不斷推動(dòng)機(jī)器人用于臨床醫(yī)療
《新京報(bào)》“大國匠心”欄目2016年12月2日報(bào)道我校機(jī)器人專家王田苗教授20年不斷推動(dòng)機(jī)器人用于臨床醫(yī)療：
機(jī)器人專家王田苗 20年不斷推動(dòng)機(jī)器人用于臨床醫(yī)療
新京報(bào)記者 劉珍妮
一年前的海軍總醫(yī)院，Remebot醫(yī)療機(jī)器人協(xié)助醫(yī)生在半小時(shí)內(nèi)完成一臺腦囊蟲摘除手術(shù)，它的第一代研發(fā)者王田苗當(dāng)時(shí)并不在現(xiàn)場。
目前機(jī)器人醫(yī)療應(yīng)用的局面，已經(jīng)超越了王田苗20年前的夢想。那時(shí)，Remebot的雛形還只是個(gè)藏在海軍總醫(yī)院一間廢棄倉庫里的實(shí)驗(yàn)品。
“他看上去是個(gè)平和的性格，其實(shí)骨子里有股子韌勁。最初他就相信機(jī)器人在中國臨床應(yīng)用上能實(shí)現(xiàn)，到后來追著醫(yī)生問、帶著學(xué)生一起實(shí)驗(yàn)的過程中，遇到很多阻力，他都沒放棄。”“老伙伴”田增民這樣評價(jià)王田苗，最佩服他的還有“師徒傳承”，作為機(jī)器人領(lǐng)域的專家，王田苗把機(jī)器人的理論成果和技術(shù)傳授給了他的學(xué)生，讓他們繼續(xù)推著這個(gè)領(lǐng)域往前走。
2016年11月18日，王田苗（中）與學(xué)生一起討論醫(yī)療機(jī)器人的操作細(xì)節(jié)。新京報(bào)記者 彭子洋 攝
【人物簡介】
王田苗 北航機(jī)器人研究所教授、博導(dǎo)。近年來主要從事智能機(jī)器人理論與技術(shù)研究。他1996年組建醫(yī)療外科機(jī)器人研究小組，帶頭研發(fā)無框架神經(jīng)外科機(jī)器人，在醫(yī)療外科機(jī)器人與臨床應(yīng)用上填補(bǔ)了國內(nèi)空白。20年來，與醫(yī)療領(lǐng)域著名神經(jīng)外科專家田增民教授合作，帶著學(xué)生實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的6代升級改造，機(jī)器人也協(xié)助醫(yī)生完成了上萬例神經(jīng)外科手術(shù)。
在醫(yī)療機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)器人、嵌入式智能控制等領(lǐng)域，王田苗編寫了三部專著。他的學(xué)生畢業(yè)后涌入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大潮，成立多個(gè)創(chuàng)新高科技企業(yè)，產(chǎn)品包括Ninebot兩輪平衡車、Remebot醫(yī)療機(jī)器人等。
1998年，王田苗（一排右一）和田增民成功申請國家863計(jì)劃課題。圖為項(xiàng)目組合影。
【匠心闡釋】
當(dāng)國外醫(yī)療機(jī)器人展示出巨大的社會(huì)價(jià)值時(shí)，回國的王田苗一頭扎進(jìn)其中，試圖填補(bǔ)國內(nèi)空白。他重視醫(yī)生的需求與合作，帶著學(xué)生突破神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人的技術(shù)難題，以機(jī)器人介入?yún)f(xié)助醫(yī)生，將精細(xì)的腦外科手術(shù)帶上了更精準(zhǔn)和微創(chuàng)的新高度。
為避免科研成果束之高閣，他轉(zhuǎn)而投入創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新孵化平臺，指導(dǎo)學(xué)生將更多的機(jī)器人研究成果轉(zhuǎn)化為科技產(chǎn)品。
“安于寧靜不跟風(fēng)，做別人沒做過的研究”是他追求的價(jià)值觀，他用實(shí)踐將他的思想傳遞給了他的學(xué)生。
1997年，王田苗（左）與田增民合作，首次完成機(jī)器人輔助立體定向神經(jīng)外科手術(shù)。
20年前的相遇結(jié)成惺惺相惜的伙伴
11月的一個(gè)周末，北京航空航天大學(xué)王田苗的辦公室里，當(dāng)海軍總醫(yī)院副院長田增民進(jìn)門時(shí)，兩位久未見面的老伙伴上前輕握了一下彼此的手。
兩人的第一次握手在20年前。如今他們回憶起來，那一場偶遇對二人之間的合作甚至Remebot的產(chǎn)生至關(guān)重要。
1996年，在國務(wù)院對優(yōu)秀回國人員的表彰會(huì)上，王田苗和田增民第一次見面。大會(huì)討論環(huán)節(jié)，王田苗一句“機(jī)器人技術(shù)能夠在中國醫(yī)療臨床上應(yīng)用”吸引了田增民的注意。
當(dāng)時(shí)，海軍總醫(yī)院神經(jīng)外科的田增民從美國深造回國兩年，而機(jī)器人研究學(xué)者王田苗也在一年前結(jié)束了在意大利國家仿生力學(xué)實(shí)驗(yàn)室的留學(xué)。
意大利的求學(xué)經(jīng)歷，激起了王田苗對醫(yī)療機(jī)器人的興趣。在意大利的醫(yī)院里，機(jī)器人科學(xué)家協(xié)助醫(yī)生操作醫(yī)療機(jī)器人，完成了膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)的置換手術(shù)。
隨著學(xué)習(xí)研究的深入，王田苗越發(fā)感到醫(yī)療機(jī)器人是一個(gè)戰(zhàn)略性方向，因?yàn)橹悄軝C(jī)器人的精準(zhǔn)定位、虛擬手術(shù)規(guī)劃、學(xué)習(xí)積累優(yōu)秀醫(yī)療專家知識服務(wù)于人的醫(yī)療健康，應(yīng)該是一個(gè)值得長期研究發(fā)展的有價(jià)值的主題。
參與手術(shù)的過程中，王田苗感到興奮，“理論成果沒有束之高閣，通過不斷的實(shí)驗(yàn)變成了產(chǎn)品實(shí)體，給人帶來實(shí)實(shí)在在的價(jià)值?！?/span>
王田苗也為國內(nèi)機(jī)器人的現(xiàn)狀擔(dān)憂，“當(dāng)時(shí)用到機(jī)器人的行業(yè)主要還集中在工業(yè)，其中大部分的機(jī)器人還都來自國外，我們自主研發(fā)的東西太少?！?/span>
1995年從意大利回國，王田苗見到了北航機(jī)器人研究所所長張啟先，“他告訴我機(jī)器人用在醫(yī)療上在未來會(huì)成為一種方向。”回國后，王田苗加入了北航機(jī)器人研究所，組建了醫(yī)療機(jī)器人研究小組。
作為公派美國的訪問學(xué)者，田增民也看到醫(yī)療機(jī)器人帶給醫(yī)療的進(jìn)步。在他所擅長的神經(jīng)外科手術(shù)中，醫(yī)生借助影像和儀器為患者開顱祛除病灶的手術(shù)，技術(shù)上逐漸趨于純熟，但仍然面臨著精確定位皮質(zhì)下病灶的挑戰(zhàn)，而手術(shù)對顱骨造成的無法避免的創(chuàng)傷，既是醫(yī)生的困擾，也是患者的傷痛?！案珳?zhǔn)、創(chuàng)傷更小，一直是神經(jīng)外科手術(shù)中需要發(fā)展的方向?！?/span>
與王田苗的相遇讓田增民看到了未來的可能性。而王的研究組也急需來自一線醫(yī)生的臨床場景和一手資料。多次暢談探討后，這對專家級的伙伴認(rèn)定，將先進(jìn)機(jī)器人用于神經(jīng)外科立體定向手術(shù)，能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)方法所達(dá)不到的高度。
醫(yī)院廢棄倉庫誕生神經(jīng)外科機(jī)器人
1997年，第一代神經(jīng)外科立體定向機(jī)器人誕生于海軍總醫(yī)院的一間廢棄倉庫里。那是一個(gè)在通用工業(yè)機(jī)器人PUMA260基礎(chǔ)上改造的產(chǎn)物，在傳統(tǒng)的框架式立體定向儀上安裝了主動(dòng)式機(jī)器人，可以協(xié)助醫(yī)生提高病灶靶點(diǎn)定位的精準(zhǔn)度。
當(dāng)時(shí)王田苗和田增民的合作就像是一場“地下實(shí)驗(yàn)”。用機(jī)器人做手術(shù)當(dāng)時(shí)在國內(nèi)很難被醫(yī)學(xué)界接受，一些老專家直接說是偽科學(xué)。兩人只好將實(shí)驗(yàn)設(shè)備偷偷運(yùn)進(jìn)醫(yī)院里一間廢棄倉庫里。
在北航上班的王田苗，一有空就蹬著自行車往海軍總醫(yī)院跑，鉆進(jìn)不到10平米的倉庫，和田增民討論手術(shù)操作中遇到的定位難題。做實(shí)驗(yàn)用的模型骨白天不敢拿出來，兩個(gè)人只好晚上熬夜。
研究早期，王田苗最希望能有機(jī)會(huì)進(jìn)入手術(shù)室，現(xiàn)場觀摩一次手術(shù)操作。
“有一次，他剛想試試看能不能進(jìn)手術(shù)室，碰巧遇上院領(lǐng)導(dǎo)檢查，直接給他轟走了?！碧镌雒裰两襁€記得王田苗臉上的尷尬，“過幾天他又繼續(xù)悶在倉庫里做實(shí)驗(yàn)，繼續(xù)和我們的醫(yī)生討論。”
1997年5月5日，對這對搭檔來說是非常重要的一天。難得敲定的項(xiàng)目鑒定會(huì)上，兩人將向鑒定組展示研究成果，但原本答應(yīng)要來的權(quán)威專家沒有到場，王田苗心里泛出前所未有的失落，“就像一場精心準(zhǔn)備的Party，蛋糕、飲料都擺好了，但是客人沒來?！?/span>
田增民最終頂住壓力完成了演示。直到現(xiàn)在，王田苗也很感激田增民在承受重壓之下對他的支持。
幾個(gè)月后，田增民帶來的好消息給了王田苗一針強(qiáng)心劑。他們等來了第一位愿意借助機(jī)器人做腦出血手術(shù)的患者。
在王、田二人的合作下，那臺誕生于倉庫的機(jī)器人，首次完成了機(jī)器人輔助下的立體定向神經(jīng)外科手術(shù)。相比傳統(tǒng)手術(shù)，手術(shù)規(guī)劃點(diǎn)到術(shù)中點(diǎn)的精確定位，由原來的誤差2mm提高到了0.5mm。這種精度誤差的縮小是王田苗和田增民做了上千次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。
手術(shù)成功的消息入選了1997年“中國醫(yī)藥科技十大新聞”，在醫(yī)學(xué)界引起了不小的轟動(dòng)。
先觀摩手術(shù)，再不停修正機(jī)器人的動(dòng)作
臨床應(yīng)用上的成功，不但減少了醫(yī)療機(jī)器人小組來自外界的阻力，還獲得了國家的支持。1998年，項(xiàng)目成功申請了國家的課題計(jì)劃，王田苗把他的三四個(gè)學(xué)生也帶進(jìn)了項(xiàng)目組。
劉達(dá)是王田苗收的第一個(gè)博士生，剛?cè)虢M時(shí)一臉迷茫，他不知道這個(gè)已經(jīng)在精度上大大提高的機(jī)器人還需要哪些改進(jìn)。
王田苗提出了“從帶框架到無框架”的研究方向，“傳統(tǒng)的開顱手術(shù)，患者顱骨上會(huì)開5個(gè)孔，4個(gè)孔是立體定向儀用來固定顱骨和測量病灶靶點(diǎn)的，只有一個(gè)孔是醫(yī)生操作顱內(nèi)手術(shù)的入口?！?/span>
王田苗說，手術(shù)時(shí)，這個(gè)框架用螺釘固定在患者顱骨上，手術(shù)前拍CT等影像資料時(shí)也要戴著。“當(dāng)你看著一個(gè)孩子戴著這個(gè)儀器去拍CT時(shí)的不便和痛苦時(shí)，你就會(huì)知道摘掉這個(gè)框架非常必要。”
劉達(dá)心里多少有點(diǎn)打鼓，“傳統(tǒng)的金屬定向儀在國內(nèi)使用了幾十年，無論是經(jīng)驗(yàn)還是操作的熟練度，這套儀器的使用根深蒂固?！?/span>
此外，新方向上可借鑒的資料非常有限，研究組里的學(xué)生時(shí)常有一種“摸著石頭過河”的不安感。
“做學(xué)問，要有獨(dú)特性，要有差異化，太隨波逐流的東西沒有創(chuàng)新，不會(huì)產(chǎn)生價(jià)值?！蓖跆锩绨驯焙綑C(jī)器人之父張啟先對他說過的話轉(zhuǎn)述給了他的學(xué)生。
在缺乏現(xiàn)有資料的情況下，項(xiàng)目組成員大部分的精力都用在觀摩手術(shù)上。劉達(dá)回憶，那時(shí)候?qū)熗跆锩鐜е麄兛赐晔中g(shù)后，就扎進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，用模型骨模擬手術(shù)，之后請醫(yī)生確認(rèn)機(jī)器人動(dòng)作的準(zhǔn)確性，“不對就現(xiàn)場改，然后再去看手術(shù)，再讓醫(yī)生來確認(rèn)，就這么周而復(fù)始地不停修正著成千上萬個(gè)動(dòng)作?！?/span>
“你必須意識到這個(gè)東西是給醫(yī)生用的，他們在手術(shù)中使用的感受直接決定了這個(gè)機(jī)器人的改進(jìn)方向，只有長期跟醫(yī)生合作，這個(gè)事情才能往前推進(jìn)?！痹谕跆锩缈磥?，能解決實(shí)際問題的科學(xué)才不會(huì)被放在包裹箱里封存。
1999年，國內(nèi)首例機(jī)器人輔助無框架立體定位手術(shù)完成。
“無框架神經(jīng)外科機(jī)器人的臨床應(yīng)用填補(bǔ)了國內(nèi)的空白?！?000年，北京市科委作出了上述成果鑒定。
“我還是最喜歡當(dāng)老師”
差不多在第二代機(jī)器人以后，王田苗就把項(xiàng)目放手交給學(xué)生，他在背后做一些必要指導(dǎo)。這臺機(jī)器人又經(jīng)歷了4代更迭，如今已經(jīng)可以在醫(yī)院里治療腦出血、腦囊腫、癲癇、帕金森病等十余類神經(jīng)外科疾病。
2005年，隨著醫(yī)療機(jī)器人在臨床應(yīng)用上的成功，王田苗看到了科技成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品給社會(huì)帶來的價(jià)值。他開始投入到博創(chuàng)科技創(chuàng)業(yè)孵化平臺的創(chuàng)設(shè)，指導(dǎo)來自北航和其他學(xué)校畢業(yè)的學(xué)生創(chuàng)業(yè)。
他的很多學(xué)生都會(huì)提及博創(chuàng)科技創(chuàng)業(yè)孵化平臺早期的資金困難，“老師后來把自己的房子抵押給銀行，貸到錢給我們做項(xiàng)目?！?/span>
在他的指導(dǎo)下，Ninebot平衡車問世，獲得小米和多家機(jī)構(gòu)的投資，致導(dǎo)科技、博創(chuàng)聯(lián)動(dòng)、博創(chuàng)智聯(lián)等高科技公司也均出自他的孵化。
Ninebot的CEO王野是王田苗的學(xué)生，在他眼中，王田苗是個(gè)風(fēng)格務(wù)實(shí)的老師?！八娘L(fēng)格就是產(chǎn)業(yè)化，技術(shù)要造福社會(huì)?！?/span>
博導(dǎo)、創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目孵化人、投資機(jī)構(gòu)科技顧問，現(xiàn)在王田苗身兼多職，不過他說，“我還是最喜歡當(dāng)老師?！彼拇蟛糠謺r(shí)間還是給學(xué)生上課、指導(dǎo)論文、參與學(xué)術(shù)討論和報(bào)告。
當(dāng)學(xué)生們認(rèn)為他是領(lǐng)路者時(shí)，王田苗則感激曾經(jīng)讓他站上肩膀的巨匠。像一種傳承，王田苗也不遺余力地將他所專長的嵌入式智能控制等成果傳授給他的學(xué)生，并鼓勵(lì)他們創(chuàng)新，引導(dǎo)他們將科研成果轉(zhuǎn)化為有實(shí)用價(jià)值的產(chǎn)品。
在王田苗辦公室的墻上，掛著兩排照片，多數(shù)是他和學(xué)生的合影，他笑著說，“我的很多學(xué)生都超越了我?！?/span>
【同題問答】
1、你的理想是什么？目前實(shí)現(xiàn)得怎么樣了？
答：大的理想是多培養(yǎng)一些更優(yōu)秀的學(xué)生，因?yàn)槲覀冏鳛榻處煟瑧?yīng)該相信每一位學(xué)生都有他們的個(gè)性、潛在的創(chuàng)造力價(jià)值與他們的夢想，應(yīng)該因材施教，要去發(fā)現(xiàn)他們的特色、他們的興趣、他們的追求。
我自己的小理想是有寧靜、自由的讀書與研究環(huán)境。另外也很希望現(xiàn)在國家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)政策支持，借助民間資本也重視科研成果產(chǎn)業(yè)化。
2、堅(jiān)守給你帶來最大的快樂和痛苦是什么？
答：堅(jiān)守就像人與人之間的相處，久了便會(huì)喜歡，喜歡了便會(huì)從中得到樂趣。堅(jiān)守的痛苦在于常不被理解，人們會(huì)以為你生活在自己的世界里。
3、你覺得在事業(yè)上，最值得珍惜的是什么？
答：一路走來很多人的陪伴，包括父母給的生命，老師給的方法，同窗給的鼓勵(lì)。
4、如果你能選擇的話，你希望讓什么重現(xiàn)？
答：曾經(jīng)想當(dāng)一次企業(yè)家，制造被社會(huì)認(rèn)可的科技產(chǎn)品，給社會(huì)創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)。
5、你最喜歡的一句話是什么？
答：天道酬勤，寧靜致遠(yuǎn)。
6、能用一個(gè)詞來形容你目前的心境嗎？
答：快樂工作，盡力而為。工作已經(jīng)被我當(dāng)做一種生活，很多事情努力過就不太在意結(jié)果了，注重欣賞珍惜過程的風(fēng)景。
機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 轉(zhuǎn)載
2016年12月6日
