科普时报记者 季春红
一个看似不起眼的方盒子，却汇聚了治病救人的多项硬核科技。日前，在北京举办的中国国际服务贸易交易会（服贸会）“优促计划”专题展区，一种被称为“微波水刀具身智能新型腔镜手术机器人”（简称“微波水刀”），吸引了众多业界专家和观众驻足观看。 这项集成了40多年技术积淀的发明，与本届服贸会推出的190多件新技术新产品一起首次亮相，从服贸会的展台走向世界舞台。
中国独创“微波水刀”有多智能
“外科手术能量器械中，如电刀和超声刀，虽应用比较广泛却各有局限。电刀可实现点状止血，但效率有限；超声刀能实现线状止血，但其刀头无法转弯，在复杂的腔镜机器人手术中略显笨拙。‘微波水刀’的技术创新，正是基于上述问题的思考，通过融合微波刀和水刀的技术优势，创新性地研发出用于机器人操作的刀头，具备七个自由度的旋转功能，有效解决了以往手术机器人在止血效果和操作灵活性方面存在的问题。”在服贸会现场，“微波水刀”发明人——首都医科大学附属北京世纪坛医院肿瘤外科第二党支部书记、癌性肠梗阻综合治疗病房主任陈永兵接受科普时报记者采访时说。
多模态能量耦合，突破单一器械功能局限。“微波水刀”创造性地将微波的生物热效应与水的机械切割功能融为一体，实现了‘1+1>2’的飞跃。陈永兵说，“在复杂病灶环境下，‘微波水刀’能进行选择性切割：对含水量多的软组织易于切割，当遇到水分少、纤维含量高的血管组织时，能量会自动减弱，从而起到保护血管的作用。”
止血是肿瘤手术中一项重要工作。“微波水刀”利用水煮热凝技术，不仅极大地提高了手术的安全性，更实现了革命性的“面状止血”。相较于电刀的“点”状止血和超声刀的“线”性止血，“微波水刀”如同用热水浇地，利用高温瞬间处理一片渗血区域且无烟、不结痂。不仅如此，“微波水刀”还整合了智能学习技术，结合术中光声技术，建立起腔镜机器人智能导航系统，形成了中国独创的“变形金刚” 让手术刀在狭小腔隙中精细操作。
从复杂病例到技术集成的破题之路
每一项科技创新的背后，都源于一个亟待解决的实际问题。“微波水刀”的发明，正是陈永兵多年来在肿瘤外科面对复杂病例不断探索的结果。时光回转，2022年，他所在的科室收治了一位特殊的患者。一位15岁的河南小伙子因突感腹部不适，在当地医院检查发现腹膜后巨大神经母细胞瘤。这个瘤体如同八爪鱼一样紧紧地缠绕着人体最大血管，出血风险极高、手术风险巨大。为了确保手术万无一失，陈永兵特地请来了北京儿童医院肿瘤科主任王焕民指导手术，并带来了微波刀。在术中，陈永兵发现微波刀无比丝滑地将肿瘤沿血管表面完整剔除且切割面光滑，整个过程几乎见不到出血。凭经验，他敏锐地感觉到这是有可能要颠覆电刀、超声刀的新一代能量器械，正是因为这次手术，让陈永兵与微波刀结下了不解之缘。
2024年5月，在宁波召开的手术机器人大会上，多位临床专家提到机器人手术中，配备的超声刀不会转弯。这个线索让陈永兵惊喜地发现微波刀还有更大的用武之地：如果能将它与人工智能、手术机器人相融合，既能解决超声刀不会转弯的问题，还能在腔镜导航上有所突破，有助于进一步提高手术的效率和质量。这一技术集成的想法，很快变成了图纸上的设计方案。
从问题发现到技术创新再到产品落地，陈永兵凭借丰富的临床经验，在中国科学院计算机网络信息中心迟学斌团队支持下，用了不到3个月，便开发出“微波水刀”AI腔镜手术机器人。“这一发明引起了医学界和科技界的广泛关注，北京市卫生健康委员会相关部门对此也非常重视，邀请我们申报北京市‘优促计划’，希望深度整合了北京丰富的临床资源与科技创新要素，为临床专家的奇思妙想插上了产业的翅膀，让好技术不被埋没。通过层层筛选，最终项目入选并被推荐到服贸会参展。”陈永兵说。
AI执掌外科手术的科技创新答卷
“微波水刀”的意义，远不止于一把更好的“刀”。它更是中国高端医疗装备迈向具身智能时代的关键一步。
目前，该项目已授权发明专利4项，实用型专利2项，待授权相关专利15项（其中国际专利1项），2025年3月入选中关村国际技术交易大会《百项新技术新产品榜单》和《百项国际技术交易创新项目榜单》，被推荐作为重大签约项目代表参加开幕式签约仪式，代表国家高端前沿科技成果向国际推广。2025年5月，该项目通过科技部颠覆性创新专项项目部评审，目前正在北京怀柔国家科学城立项。
值得关注的是，在研究前端能量器械的基础上，陈永兵的团队还将目光投向后端具身智能的技术研发。他们正与中国科学院合作，以细胞耗氧量为建模参数，构建器官血氧洋流图，根据图形变化定位肿瘤边界，解决术中导航定位难题，有望改变现有肿瘤诊断与手术模式。陈永兵告诉记者，这种基于细胞耗氧量实时监测的术中导航系统，有别于传统的静态影像“地图导航”，是一种能感知组织代谢状态的“活”的导航。通过手术刀头感知的氧浓度数据和预设的“人体氧流图”模型进行比对，精准定位刀头位置并识别肿瘤细胞（通常耗氧量更高），从而实现真正的智能精准切除，惠及更多患者。