青年报·青春上海记者 顾金华

源自中国馆榫卯结构的灵感，已孕育为一台即将步入临床验证的精密设备——这将是国际上首台能够制备燕尾榫卯结构、实现颌骨无植入物固定的手术机器人。2026年初，上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔颌面头颈肿瘤科主任医师刘剑楠，注视着团队最新定型的“鲁班”手术机器人，充满着期待。

这位出生于1986年的青年医生，入选首届上海科技青年35人引领计划（U35），如今身兼国家重点研发计划青年首席科学家等多项国家级荣誉。他的履历上，不仅列着40余篇SCI论文、千万级的科研经费，更有50余项国际、中国专利授权及一系列的转化产品：……然而，最让他珍视的，是“鲁班”机器人背后所承载的愿景——以最前沿的科技，为那些因口腔癌而面容损毁的患者，重塑生命的完整与尊严。

  榫卯入医    从东方智慧到临床破局  

“许多人以为牙医只看牙，却不知口腔颌面部的肿瘤，会夺去患者吃饭、说话的能力，甚至摧毁整张脸。”刘剑楠告诉记者，口腔癌在全身肿瘤中发病率位列第十，且呈现年轻化趋势，年轻患者的恶性程度往往更高。他所专注的，正是在切除肿瘤后，利用患者自身的腿部腓骨等组织，为他们“再造”一张兼具功能与外观的“脸”。

这项手术被誉为修复重建领域“皇冠上的明珠”。通常需上下两组、六名医生协同，在显微镜下缝合直径仅1-2毫米的血管，持续作战近10小时；而在全国，能成熟开展此技术的医生不足千人。传统颌面缺损重建依赖钛板钛钉固定移植骨，存在感染排异风险，不利于骨骼愈合，且术后可能出现钛板外露、需二次手术取出等问题，长期困扰临床。

“能否不用钛板？”这个念头始终萦绕在刘剑楠心中。2021年，凭借一个大胆的原创构想，他入选首届上海科技青年35人引领计划（U35）。当时，他刚晋升副主任医师，手中仅有一项与榫卯相关的实用新型专利，但评审专家从其构想中看到了突破的可能——从中国古代建筑的榫卯结构中汲取智慧，研发能制备榫卯结构的颌骨重建机器人，以“无植入物”的自锁式固定替代金属植入物。

“站在病房就能望见中国馆，它的榫卯结构给了我启发。”刘剑楠回忆。然而，将精巧复杂的榫卯结构，在有限的手术时间内、于血肉骨骼上精准实现，近乎天方夜谭。“全世界无人尝试过。”为此，他遍访上海交通大学设计学院，向古建筑修缮专家求教，寻找既稳定又易于快速实现的榫卯形式；他的研究生运用有限元分析进行计算机模拟，优化榫卯的角度与长度，寻求最佳力学分布。整个过程必须在1小时内完成骨组织塑形——超过此时限，离体骨组织将因缺血而坏死，因此以机器人为载体，快速实现精准、高效的腓骨塑形。

如今，这款命名为“鲁班”的国际首台颌骨重建机器人已完成三代迭代，硬件系统基本定型。其创新不仅在于理念，更在于独特的操作模式。

传统达芬奇手术机器人属“主从式”操作，完全由医生远程操控机械臂。刘剑楠团队为“鲁班”赋予了更高智能——“人机交互式”操作。

“它不再是单纯工具，而是具备‘感觉’的合作伙伴。”刘剑楠解释道。通过力觉、视觉与图像算法的融合，机器人能在术中实时引导医生。“例如，当机械臂即将触及重要血管或神经时，它会通过力反馈‘提示’医生：到此应止步。这相当于赋予医生专家级的手感。”

  AI赋能    从“听话工具”到“智能伙伴”  

正是这一前瞻性的智能交互设计，让刘剑楠在2023年以外科医生身份，成功在计算机领域斩获国家级青年人才。2025年，其团队自主研发的“智能颌骨重建机器人”作为代表性案例，入选《2025人工智能+卫生健康上海实践》白皮书，树立行业标杆。今年，这款机器人有望投入临床，这令整个团队倍感振奋。

在刘剑楠看来，再成功的手术也只完成治疗的一半。“功在刀外”，术后康复与早期预防同样决定患者的长期生活质量。他发现许多患者因术后疤痕粘连或放疗导致“张口受限”，却缺乏有效、可量化监督的康复手段。于是，一款“智能张口训练器”应运而生。这款内置压力与红外传感器的器械，能实时采集患者居家训练的张口度、压力等数据，并通过蓝牙传输至医生端小程序。“这是全球首款有望获批二类医疗器械证的张口器。我们希望通过它积累中国数据，未来制定我们自己的康复指南。”这款已实现转化的小发明，荣获了2025年度中国专利外观设计优秀奖。

刘剑楠的视野并未止步于治疗与康复。临床中，他注意到口腔癌患者常伴有特殊且顽固的口腔异味。通过与科学家合作，利用质谱仪分析大量患者口气，团队发现了口腔癌诊断的特征化合物，并正在研发便携式筛查设备。“未来在体检中心吹一口气，或许就能实现口腔癌的早期预警。这面向的是亿万健康人群，是真正将关口前移。”

从手术机器人到智能康复，再到早期筛查，刘剑楠构建了一个覆盖“筛、诊、治、康”的全链条诊疗体系。“并非我多有远见，而是患者需要什么，我们就解决什么。市场没有，我们就自己创造。”

  青年力量    一位“85后”科学家的多维成长  

在刘剑楠的科研版图中，机器人只是关键一环。入选U35，更坚定了他走医工结合、医研企融合之路。

“U35搭建的交流平台，让我结识了人工智能专家张铁华等一批跨领域伙伴。”刘剑楠说。在上海市科委沪滇合作项目支持下，两人合作采集云南26个少数民族的临床数据，建立包含数十万数据量的多模态队列，正共同开发覆盖我国多民族的口腔癌诊断大模型。

他的跨界学习轨迹清晰而扎实：高中时期便进入大学实验室接触分子生物学研究；本硕连读于吉林大学口腔医学；博士阶段被导师送往材料学院研究种植体表面处理；毕业后又先后深入机械、电子信息、人工智能及医疗机器人等领域钻研。“只有了解掌握不同领域的前沿动态与核心技术，才能有效沟通与合作。”刘剑楠坦言，这种“一专多能”的复合型培养并无捷径，需要长周期的投入。

“我们做的是雪中送炭的事。”刘剑楠常如此定位团队工作。口腔颌面肿瘤患者大多家境普通，术后不仅要承受身体痛苦，还面临容貌损毁带来的巨大心理与社会压力。

他至今记得一个病例：一位4岁时因肿瘤切除下颌骨的患者，靠流食生活了14年，无法正常上学、社交。18岁时，团队为这名患者进行了全下颌骨重建。后来随访得知，这位患者在老家开起了熟食店，还成了家，有了孩子。“那一刻觉得，一切付出都值得。我们挽救的不只是生命，更是患者回归社会、有尊严生活的可能。”刘剑楠说。

这份成就感，也支撑着他带领一支平均年龄约30岁的青年团队前行。团队中既有临床医生，也有算法、机械工程师和计算机专业的博士后。刘剑楠说，为了让年轻人在追逐梦想到道路上不失体面，他制定了一系列的奖励机制激发年轻人的内驱力。“只有心无旁骛、更能行稳致远。”

随着“鲁班”机器人即将进入临床验证，智能张口训练器有望年内上市，呼气筛查装置也在加速推进，刘剑楠期待这些成果能形成可复制、可推广的范式，让“雪中送炭”的技术惠及更多患者。

在他身上，新一代青年医者的画像清晰可见：他们是扎根临床的科学家，是深谙痛点的发明家，更是怀揣温度、以硬核科技守护生命尊严的“造梦者”。他带着团队共同求索，让每一次创新都闪烁人文关怀的光芒。

青年报·青春上海记者 顾金华

编辑：陆天逸

来源：青春上海News—24小时青年报