科学视点

边桂彬:在手术机器人攻关中坚定信念

边桂彬在实验室。自动化所供图

  “以爱岗敬业、勤勤恳恳的精神,认真做好本职工作,事事处处以一个共产党员的标准严格要求自己,力争在自己的本职岗位上起到模范带头作用。”

  这句话,中国科学院自动化研究所(以下简称自动化所)研究员边桂彬写在了入党申请书里,也融入到了自己的日常工作生活中。

  在机器人手术这样一个需要精细操作的场景里,严要求、高标准是必需的关键词。边桂彬的科研工作,正是把显微镜的影像高速传输到3D屏幕上,实现机器人一体化手术器械设计,不断提高手术机器人的精准性和自主化水平。

  信念的种子

  “80后”的边桂彬,出生于河南卫辉的一个小村落。上小学时,刘胡兰、焦裕禄这些优秀共产党员的名字,时常响在他的耳边。

  “受焦裕禄艰苦朴素、严于律己、全心全意为人民服务的精神启发,我早早地在心中种下了成为一名共产党员的种子。”在边桂彬看来,河南这片中原大地上,不乏共产党人奋斗拼搏的身影,感召着一批批后人奋勇前行。

  通过不断学习党的历史,了解党的奋斗历程,边桂彬深切感受到,“我们党确实是一个非常优秀的党,是一个勇于自我革新、不断追求进步的党,这是我们党区别于其他政党的最重要特点”。

  高中到了县城,大学到了北京,时至今日成为自动化所的科研人员,边桂彬说,“在工作和学习中,身边共产党员给我树立了榜样”。

  2020年新冠疫情暴发,中国科学院作为国家战略科技力量,闻令而动、迎难而上,无数科研人员奋勇投身到科技抗疫工作中,给边桂彬留下深刻印象。“中科院动物所、基因组所、微生物所等单位的科研人员,积极奔赴武汉开展工作,涌现出许多感人至深的故事。听了他们的报告,我非常感动!”

  自动化所的共产党员也让边桂彬十分钦佩。“比如在科研项目攻关中,有些同事生病了,党员都是起带头作用顶上去,发挥榜样作用。”

  这些动人事迹让边桂彬心里的“种子”不断生长壮大。

  无尽的科研

  “研究所的党委书记经常教导我们,把科研工作做好,就是对党的最大贡献。”研究所党委领导多次与边桂彬谈话,这句话他一直牢记在心。2021年,边桂彬正式成为一名光荣的中国共产党党员。

  边桂彬所在的复杂系统管理与控制国家重点实验室,以复杂系统和智能科学的理论与应用为主要研究方向,发挥多学科交叉优势,立足自动化和系统工程技术,以智能科学的理论和方法,解决工程、社会、经济和国防领域中复杂系统建模、分析、控制和优化等问题。

  自2007年开始,边桂彬就在医疗机器人领域开展研究工作。

  外科手术中,眼科手术、神经手术等需要在显微镜下完成,医生需要在显微镜下做一些精细的手术操作。“显微手术操作力比较小,操作姿势受限。对于40岁以上的医生来说,颈椎病、腰椎病一定程度上限制了其技能的发挥。同时,医生手术操作的学习曲线也比较长,操作技巧比较高。”边桂彬说,这是需要精细操作的外科手术的共性问题。

  怎么利用机器人技术、人工智能技术降低操作难度?“我们的解决方案是把显微镜的影像高速传输到3D屏幕上,在显示的立体影像上进行场景理解、器械跟踪和软组织跟踪等,最终实现医生的远程操作。”边桂彬介绍道。

  各种各样的手术器械上布置了精密的传感器,以感知前端手术操作微小的操作力。边桂彬和科研团队通过一体化手术器械设计,构建了一个可实现精细操作的机器人系统,并开发了最新样机。

  “我们的手术机器人可以完成青光眼微导管递送、白内障连续环形撕囊、眼底黄斑前膜剥离、视网膜血管注药等多种手术操作。”边桂彬表示。

  边桂彬和团队要做的工作,就是提升机器人自主化水平,让手术更精准,让新手医生快速学习专家医生的手术技能。

  下一步,边桂彬希望能把这些技术用到神经外科等更多手术中。“神经外科的肿瘤识别是一个很大的难题。”边桂彬表示,“我们在做的系统,就是通过机器人实现精准的肿瘤切除操作。”

  不变的初心

  目前,边桂彬和团队的科研工作,已经获得了不少项目的支持。其研发的显微外科手术机器人,已在北京同仁医院、北京天坛医院、中山大学眼科中心等投入使用。

  让自己的科研成果真正应用于实际,也是边桂彬的科研初心。“坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,不断向科学技术广度和深度进军。‘四个面向’的要求,指导我们如何将自己的科研工作跟国家的需求结合起来。”

  边桂彬说:“现在国家提出‘破四唯’,这对关键核心技术攻关有非常重要的意义,可以引导科研人员真正把论文写在祖国大地上。”

  近年来关键核心技术被“卡脖子”,更是让边桂彬深感关键核心技术研发的重要性。“在关键核心技术研发上,我们青年科研人员要发挥更大的作用。”边桂彬表示,“每个人都应梳理自己的科研工作,把科研精力聚焦在最应该聚焦的地方。”

  在建党百年之际光荣加入中国共产党,让边桂彬既感意义非凡,又感责任重大。机器人、人工智能正是我国实现科技自立自强的重要领域方向,边桂彬表示,自己和团队将不断在手术机器人领域开拓攻关。

  “现在加入了一个非常优秀的群体,要以更高的标准严格要求自己。”边桂彬说,“在生活、言行、工作等方面,都要起到模范带头作用。”


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