第二届全国博士后创新创业大赛总决赛上,中南大学湘雅医院梁烨博士后团队参赛项目“元胞孪生辅助的颅颌面植入物个性化成形机器人”,依托元胞自动机和数字孪生技术,创新性完成了全球首台钛板智能化成形机器人科研样机研制,获得创新赛生物医药与健康赛道第一名。

该项目负责人梁烨,是中南大学口腔医学专业博士后,因博士后期间科研创新成果突出获评副教授职称,入选享受湖南省政府特殊津贴专家,一位85后的优秀博士后代表。

攻克颌面骨精准重建的技术难题

因车祸、肿瘤等原因导致的颌骨缺损,是临床常见疾病,其致残率非常高,每年有大量患者需要进行手术治疗。梁烨博士后在湘雅医院长期开展本项手术,发现传统颅颌面植入物个性化成形需要手工弯板,过程繁琐,不仅占用医生的大量时间,而且效率低、精度差、难以重复,制约了医疗整体效率和手术效果。因此,数字化技术成为颌面骨重建“精准外科”新的突破口,但因3D打印等传统数字化方案价格昂贵,低成本数字化方案国际上无先例可循,项目进展一度停滞不前。

“不会就学,必须啃下这些‘硬骨头’!”梁烨和团队年轻科研工作者扛起重任。经反复研究,他们发现模仿人手是关键,只有让机器人拥有像人手般的灵活度和感知力,才能精准“复刻”医生的手法。为此,研究团队不断优化设备结构,设计方案几易其稿,确保机器人能够完成复杂施力控制。

从通讯工程中的485总线技术到高实时并发系统的研制,从金属金相的基本原理到如何完成金属冷弯应力释放,经历无数个日夜的不懈努力,全球首台颅颌面植入物个性化等材成形机器人成功问世。通过把手动弯折过程中的力位变化转变成高度自动化过程,梁烨博士后带领团队实现了颅颌面植入物精准成形,完成了重要技术突破。相关研究成果荣获全国博士后创新创业大赛创新赛金奖、全国临床创新与发明大赛一等奖、湖南省技术发明一等奖等重要奖项。

推动创新性研究成果转化落地

获奖只是第一步,要想科研成果尽快转化落地,就得让机器人走出实验室,走向现代工业化生产,实现创新与资本“双向奔赴”。

博士后工作站不仅是博士后科研人员开展学术研究、实现成果转化的科研载体,更是项目宣传推介、人才揭榜签约、天使投资洽谈的一站式服务平台。通过在全国博士后创新创业大赛的优异表现,2024年,许多医疗相关企业,纷纷和梁烨团队达成合作意向。目前,项目顺利在华荣科技股份有限公司完成中试,并获得国产医用植入物头部企业宁波慈北医疗的战略合作,已完成量产前准备、商业设计软件开发、材料力学核心算法重构等重要工作,数字化等材成形机器人系统2.0版本正式下线。

梁烨表示,博士后制度具有人才集聚培养层次高、与科研产业对接紧、资源整合能力强、培育管理机制活等显著优势,博士后平台为他的科研创新和成果转化提供了最重要的支持助力。“博士后平台汇集资源+科研创新+企业转化”这种产学研紧密协同模式,有力推动科研成果精准转化进程,让科研创新与市场需求精准适配,为成果落地与行业应用奠定了坚实基础。2025年4月,医用植入物等材成形机器人顺利完成成果转化,签约合同总金额为5160万元,是博士后及合作导师科研成果转化的优秀案例。

“数字化”定制修复颌面术走向全球

2.0版机器人效率高、成本低、贴合精度优,患者经过颌面部的CT扫描后,能直接设计、加工。曾经的颌骨疾病患者花费重金也难以留住面容,如今,团队将费用低、效果好的“两全”方案变成现实。据了解,该项目目前已完成千余例应用,有效避免了术后失能和因病返贫。不仅如此,该项目在国际上也开辟了全新的个性化等材成形赛道,形成了引领全球的数字化颌面精准整复中国方案,极大提升国产品牌的竞争力。

悬壶济世救苍生,仁心仁术照人间。目前,梁烨博士后已顺利出站,成为口腔医学专业博士生导师,很快他也将有自己的博士后团队。他将继续坚持面向人民生命健康,带领团队对2.0版机器人不断进行迭代优化,用实际行动传承和践行新时代青年科技工作者的初心使命。(供稿单位:专家服务中心、专业技术人员管理处)