陈永兵博士与微波水刀AI手术机器人开发的故事☃️

九龙河

　　2025年9月，在北京举办的中国国际服务贸易交易会上，首都医科大学附属北京世纪坛医院陈永兵博士及其团队开发的“微波水刀AI手术机器人”吸引了众人的目光。

陈永兵博士主导的“微波水刀AI腔镜手术机器人”项目，融合了微波刀和水刀的技术优势，研发出具备七个自由度旋转功能的适用于机器人操作的刀头，解决了传统手术机器人在止血效果和操作灵活性方面的问题。该项目还整合了智能学习技术，结合术中光声技术，开创了腔镜机器人智能导航系统。

2025中关村论坛年会上，该项目入选《百项新技术新产品榜单》，获推为年度重大签约项目。

一、陈永兵博士与微波水刀AI手术机器人的结缘

在外科手术的发展史上，每一次技术革命都意味着更小的创伤、更精准的操作和更快的恢复。而今天，一个由中国人主导的创新——“微波水刀AI手术机器人”，正以其颠覆性的理念，在全球医疗科技界掀起波澜。它的背后，是陈永兵博士及其团队长达十余年的艰辛与智慧的结晶。

陈永兵教授1974年4月出生，2005年毕业于四川大学华西医学院，获外科学博士学位。2007年在301医院肝胆外科做博士后，师从董家鸿院士。2018年至今，在北京世纪坛医院担任主任医师。

陈永兵博士在早期的临床观察和手术实践中，他深切地感受到了现有手术工具的局限性。“切”和“凝”的分离，传统手术中，切割靠手术刀或电刀，止血则靠钳夹或灼烧。对于富含血管的脏器，如肝脏、肾脏，手术过程常常是“切一下、止一下血”，效率低，且出血风险高。

陈永兵梦想能发明一种“全能工具”，它能像“超人手中的光剑”，一边切割一边瞬时止血，并能智能识别组织边界，让手术变得更安全、更简单、更精准。

二、“微波”与“水刀”的跨界融合

单一的某项技术无法满足所有需求。陈永兵博士创造性地想到了将两种看似不相干的技术融合在一起：

1、微波消融技术。利用微波的热效应，能使组织内的水分子高速振动产生热量，从而瞬间使蛋白质变性、凝固，实现极佳的止血效果。

2、水刀技术。利用极细的高压水射流，比头发丝还细，其能量可以精确地分离组织。由于水是“柔”的，它可以巧妙地沿着组织间隙进行解剖，对柔嫩的神经、血管等结构损伤更小。

用“水刀”进行精细切割，同时用“微波”对切面进行同步止血和消融。这样，水刀切到哪里，微波就凝到哪里，实现“切凝一体化”，完美解决了外科手术中的核心痛点。

三、从概念到原型

构想很美妙，实现之路却布满荆棘。最大的挑战在于如何将两套系统完美集成到一个微小的手术器械末端——机械臂的“手”上，并确保其安全、可控。

微波天线如何设计才能不影响水射流的精度？高压水路和微波电路如何在小空间内并存且不互相干扰？如何控制微波的热场范围，防止对周边组织造成热损伤？

陈永兵组建了一个囊括外科医生、机械工程师、电子工程师、软件算法专家的跨界团队。他们经历了无数次的争论、尝试和失败。实验室的灯光常常亮到深夜，废弃的设计图纸堆成了山。

为了让机器人变得更“聪明”，他们为其注入了AI的灵魂。通过机器学习海量的医学影像（CT、MRI）和手术视频数据，AI系统能够术前自动识别肿瘤位置、大小及其与周围血管的关系，生成最优切除方案。

术中利用增强现实（AR）技术，将虚拟的肿瘤边界叠加到真实的手术视野上，为医生提供“透视眼”。

结合多模态影像反馈，AI能辅助判断切割的边界，确保肿瘤被完整切除。

四、走向临床的“中国智造”

经过无数次迭代优化，世界上首台“微波水刀AI手术机器人”原型机终于诞生。它通常由一个医生控制台、一个拥有多条机械臂的患者手术平台和一台强大的AI影像处理系统组成。

其工作原理可以概括为：

1、AI术前规划：医生导入患者影像数据，AI自动完成3D器官重建和手术规划。

2、精准定位：机械臂精准定位到手术部位。

3、神奇“切凝”：主刀医生在控制台操作，指令下达后，机械臂末端的复合器械同时喷射出极细的高压水柱和发射精准控制的微波，实现“无血切割”。

4、实时导航：AR系统实时显示解剖结构和规划路径，引导医生操作。

在动物实验和初步的临床应用中，它展现了惊人的优势：

出血量极低。尤其在肝切除等富血供器官手术中，出血量比传统方式减少80%以上。

精度高。最大程度保留了健康组织，加速患者术后康复。

学习曲线短。AI辅助降低了医生操作的难度。

五、未来的愿景

陈永兵博士和他的团队并没有止步于此。他们的故事还在继续，他们的愿景更加宏大。

远程手术，结合5G低延时网络，让顶尖外科医生能为千里之外的患者进行精准手术。

技术普惠，努力降低成本和复杂度，让这项尖端技术不仅能服务于大城市的三甲医院，也能惠及更多基层医疗机构。

拓展应用，探索其在神经外科、胸外科等更多精细领域的应用可能性。

国产替代打破进口垄断。核心部件，如微波发生器、高压泵的100%国产化，使整机成本从达芬奇机器人的2000万元降至800万元以内，维护费用降低60%。

陈永兵博士从临床需求出发，以工程学智慧为翅膀，用人工智能赋能，最终打造出一款有望改变外科手术模式的革命性产品。“微波水刀AI手术机器人”不仅是“中国智造”在高端医疗装备领域的一次华丽亮相，更是无数中国科研人员脚踏实地、勇于攀登世界科技高峰的生动缩影。它的未来，值得全世界期待。

附：陈永兵博士经典语录

微波水刀机器人，不是要取代医生，而是要赋能医生，让我们的手更稳、眼更亮、判断更准。

我们追求的，是让‘天下无不可切除之肿瘤’，至少让手术不再是一件令医生和患者都望而生畏的事。

医生和患者是战友，我们的共同敌人是疾病。信任，是这场战役中最坚实的基础。

不要只做会开刀的匠人，要成为懂科研、善思考、有温度的医学家。

跨界学习的能力，将是未来医生最重要的竞争力之一。

参考资料：《科学网》、《北京市开发区网》、《北京世纪坛医院网》