齊鵬
同濟大學副教授
齊鵬是一位典型的理工男,不到35歲的他已是同濟大學副教授、碩士生導師,曾在北京交通大學、瑞典皇家工學院、英國倫敦國王學院和新加坡國立大學先後完成本科、碩士、博士和博士後學業。
從瑞典到英國到上海,從上海市“科技創新行動計劃”揚帆項目與啓明星項目,從機器人專業進而聚焦醫療機器人,如今研發出自動紮針機器人……究竟是什麽流淌在這位青年人的血液中,使得他的青春星漢燦爛,熠熠生輝?
敢爲人先,自信自強,開拓創新
齊鵬的家庭氛圍民主,父母尤其注重培養他獨立和擔當的品質。“自強不息、厚德載物”是齊鵬的座右銘。
回國後,他加入中國科學院院士葛均波發起的中國心血管醫生創新俱樂部,對其創新思維和科學情懷影響很大。這是一個醫工交叉合作的創新平台,成員主要是全國各地的醫生,也包括部分工程技術領域的專家。齊鵬說,這個俱樂部也是現在他做科研的主要依靠。
“在醫工交流中發掘臨床痛點,明確需求,通過工程技術來給出創新性的解決方案,再反饋給臨床去驗證。”齊鵬介紹。
葛院士一直鼓勵年輕學子要做有意義的、真正有創新的工作,而葛院士自己多年來一直在身體力行。這些前輩的言傳身教使齊鵬受益匪淺。
聚焦醫療機器人——
“機器人産業皇冠上的明珠”
齊鵬碩士階段開始在瑞典皇家工學院學習機器人學相關知識,並參與了導師——機器人領域世界知名科學家德妮克 · 克拉吉奇(Danica Kragic)教授的歐盟課題;他博士階段作爲國家公派留學生,到英國倫敦國王學院學習,方向聚焦到了醫療機器人。自此,齊鵬完成了在專業方向上從自動化-機器人-醫療機器人的逐步聚焦。
齊鵬在國王學院機器人實驗室常常工作到很晚,他三年就完成了博士階段的工作。其間,他發表了2篇關于連續型機器人的高水平期刊論文,主要貢獻包括設計了靈巧的結構、實現了有效的運動控制,而這些也與他得到倫敦國王學院講席教授戴建生(機構學與機器人領域國際著名專家)的指導和幫助密不可分。
2014—2015年擔任IEEE倫敦國王學院學生協會主席期間舉辦Google Night交流會,與DeepMind演講嘉賓交流
齊鵬說醫療機器人的研究工作具有重要意義。“不僅面向人民生命健康、國家科技事業發展的方向,在疫情之後更是凸顯出其價值”。
2016年回國後,齊鵬有幸加盟了在工科方面有特色和優勢的同濟大學,學校也是全力支持這位有想法、有基礎、有能力的年輕人去追逐自己的理想。
最近兩年多時間裏恰逢同濟大學把自主智能無人系統作爲重點方向,而他在2020年得到了上海市科委啓明星計劃的支持。這些重要的支撐都讓齊鵬感覺離目標更近了。齊鵬希望到2023年啓明星項目結題時完成在體外導絲的自主操控,驗證設計方案。
2020年11月26日,在2020年上海市産業青年創新大賽頒獎大會上,作爲優秀項目代表做大會演講
希望把紮針機器人早日付諸應用,
解決紮針痛點
話題轉向讓齊鵬一段時間成爲媒體報道熱點的紮針機器人。
齊鵬坦率地說,之所以想到研發紮針機器人,是出于想爲抗疫做點事的情懷,做了這件事後才實際感受到這種機器紮針裝置確實有巨大的需求。
目前,我國78%的護理工作與靜脈輸液治療有關,90%以上的住院病人接受靜脈輸液治療。研發中的這種紮針機器人通過近紅外光和超聲雙模態成像,在不同尺度範圍內識別血管,其視野深度和精准度均強于肉眼,可以精准識別肥胖患者以及深色皮膚患者的血管,同時在智能算法的幫助下,動態追蹤穿刺針和血管的位置變化。
從有想法到做出樣機也就一年多時間,之所以能比較快地出結果也是因爲前期在醫療機器人方面有很多鋪墊,另一大動因是有需求,加上學校支持、學生團隊給力。
來自醫院的需求更希望紮針機器人不僅滿足淺表靜脈操作,而且進入深靜脈或動脈。
爲做紮針機器人的研發,我有意識讓學生多參與,去年學生都在家裏上網課,很多學生看到學校報道的這款紮針機器人的新聞,就發郵件給我願意參加,幾乎全是本科生。全校許多學院,比如電信、軟件、機械、設計創意、汽車、軌交、中德學院、材料學院的同學都想參與,最終我們從中挑選了近10位同學組成項目組來做這件事。學校給了一些啓動資金,團隊學生很給力,春節過年假期都在家裏繼續科研,夜以繼日,終于我們用了一年多一點時間做出了兩代紮針機器人原型機。
齊鵬告訴我們,這個項目也獲得了同濟大學“卓越科研育人”優秀項目、上海市“挑戰杯”一等獎等獎項,參與的學生也因此提升了科研能力。來自醫院的反饋讓齊鵬和他的團隊很受鼓舞。
潛心科研,對關鍵核心技術迎難而上
齊鵬希望紮針機器人後續能實現醫院臨床應用,結合産學研合作推向市場。但他內心也十分清楚,從做出紮針機器人原型機,到能在臨床上應用進而變成常規的醫療設備,還有很長的路要走,困難挑戰不會少。“這段時間我們也在與一些産業方商洽,順利的話,近期會簽署協議開展合作,並得到較大資金的支持。”
葛院士在醫療機器人的研發上一直強調,要特別重視與醫院醫生的交流,開展跨學科的討論、碰撞,找准臨床問題。
一直對兒子有高要求的齊鵬父母,看了紮針機器人的報道後叮囑齊鵬,潛心科研,對關鍵核心技術迎難而上,同時,希望他明白這個工作是基于同濟大學這個平台與團隊的合作。“年輕人不要心急求快,要做紮實,還要廣泛與各方合作,虛心聽取批評意見。”
其實,齊鵬還有更高的追求——研究冠脈介入機器人,這也是他所在的團隊目前研究的重點。“盡管兩者是有相關性的,都是介入穿刺,一個是穿刺靜脈血管,一個是介入心髒冠脈,但難度是不可同日而語的。”
團隊沒有沿襲國外機器人設計的老路子,他們自主發現問題,著眼更高級的機器人功能,力爭引領這個領域的發展。現在的構想是:能模擬醫生手術操作的動作和手感,讓0.35毫米的金屬導絲(相當于幾根頭發絲粗細)集成定位和反饋能力,在達到堵塞的血管部位時,有效穿過病變。
以上每一步要付諸實施其實都是極其不易的,譬如在心髒不斷跳動的情況下要讓細如發絲的金屬導絲完成病變處的操作這一步,即使一個手術能力高超的醫生都會覺得非常不易。
齊鵬認爲我們國家青年研究人員有能力完成這樣的自主創新,他正爲此不斷地努力實踐。
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