科技“操刀”打造智慧手術(shù)系統(tǒng)

近日，由中國科學院香港創(chuàng)新研究院人工智能與機器人創(chuàng)新中心攜手香港中文大學神經(jīng)外科共同研發(fā)的MicroNeuro柔性微創(chuàng)腦手術(shù)機器人，在中國香港完成了國際首例微創(chuàng)腦室手術(shù)人體實驗。通過一個微小的創(chuàng)口，醫(yī)生在機器人精準控制及增強現(xiàn)實（AR）的輔助下成功完成手術(shù)，同時將對腦組織的創(chuàng)傷降低到傳統(tǒng)手術(shù)的50%以下。“未來智能微創(chuàng)手術(shù)必將是醫(yī)療界的大勢所趨。”研發(fā)團隊負責人劉宏斌由此感嘆。

2020年歸國加入中國科學院自動化研究所，如今劉宏斌身兼中國科學院香港創(chuàng)新研究院人工智能與機器人創(chuàng)新中心執(zhí)行副主任及中國科學院自動化所智能微創(chuàng)醫(yī)療技術(shù)團隊負責人等職務(wù)，正帶領(lǐng)團隊在開闊科研視野、內(nèi)化海外前沿技術(shù)的基礎(chǔ)上，致力開發(fā)屬于中國的擁有觸覺感知的柔性手術(shù)機器人。值得一提的是，深耕于此研究方向的成熟科研團隊，即便放眼國際，也為數(shù)不多。

多年拼搏，載譽而歸

早在2005年，剛畢業(yè)于西北工業(yè)大學材料學專業(yè)的劉宏斌便已經(jīng)萌生出了“走出國門看世界”的想法。在慎重思考與不懈努力之下，他選擇到倫敦國王學院繼續(xù)深造，在英國開啟了為期15年的科研新征程。

從材料學研究轉(zhuǎn)向醫(yī)療機器人，雖然研究的重點有所不同，但在劉宏斌看來，忠于興趣、臻于勤奮，就沒有到不了的目的地。材料學的專業(yè)課程為他開啟了一雙善于挖掘物質(zhì)微觀世界的“天眼”和一顆勇于探索的上進心，“我覺得走近物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)這件事特別有意思。到英國后，我經(jīng)常參加生物工程與醫(yī)療科技主題的研討會，后來之所以能與機器人研究領(lǐng)域結(jié)緣，也是發(fā)源于此”。直到現(xiàn)在，劉宏斌還能回憶起那場對他影響至深的研討會的場景——演講者從為何使用機器人做手術(shù)，講到如何使用機器人進行精細操作，以探尋器官組織微觀結(jié)構(gòu)的機理與奧秘。他的一顆求索之心一下子就被這些新奇的理論所填滿。幸運的是，當劉宏斌興致勃勃地詢問后來的博士生導師如何才能加入這類項目中來，導師不僅沒有因為專業(yè)不對口而貿(mào)然拒絕，反而耐心、細致地指導與鼓勵他補充機電工程領(lǐng)域的相關(guān)知識。很快，他就“乘上了英國手術(shù)機器人研究的首班車”。據(jù)悉，英國引進達·芬奇手術(shù)機器人并開始應(yīng)用于腹腔鏡手術(shù)正是劉宏斌出國求學進而調(diào)整研究航向的那幾年。

“我的博士生導師做科研的想法十分具有原創(chuàng)性，實話講，我甚至一度覺得他有些‘瘋狂’。但是，在他和合作科研的臨床醫(yī)生的堅持之下，那些‘天方夜譚’最終都變成了現(xiàn)實。”這段經(jīng)歷對于劉宏斌的沖擊是很大的，直接奠定了他此后對于科研創(chuàng)新工作所抱有的根本信念——“膽大心細”。此后10年，他一直懷此初心奔跑在自己的追夢之路上，兢兢業(yè)業(yè)地深研微創(chuàng)介入精準觸覺傳感器技術(shù)。寶劍鋒從磨礪出，劉宏斌最終成功提出了微創(chuàng)介入柔性機器人技術(shù)、觸覺接觸感知及遙操作交互控制相關(guān)的支撐理論，并取得了業(yè)內(nèi)公認的開創(chuàng)性成果。由他帶領(lǐng)團隊研發(fā)的復雜曲面分布式觸覺感知ESSENC技術(shù)和具有觸覺反饋的微創(chuàng)柔性機器人遠程實時交互控制MicroDart系統(tǒng)，均在理論與技術(shù)實踐上處于世界領(lǐng)先地位。憑借這些成果，他多次獲得代表英國工程物理領(lǐng)域最高水平的英國工程與自然科學研究委員會（EPSRC）基金會的資助，2016年還榮獲了頒發(fā)給全英杰出青年學者的EPSRC"Frist"Grant基金，最終從倫敦國王學院的一名博士生成長為此校的醫(yī)療機器人學教授。

“我終于有信心回到祖國效力了。”一次次成績的累積及技術(shù)的積淀，讓劉宏斌在欣喜之余，開始思考如何科技報國。在與國際商業(yè)機器公司（IBM）、華為及愛立信等行業(yè)頂尖企業(yè)合作開展“遙操作軟體手術(shù)機器人技術(shù)”、“高精度三維觸感技術(shù)”和“精度三遠程柔性微創(chuàng)手術(shù)系統(tǒng)”等科研項目時，劉宏斌深切感受到我國在此領(lǐng)域的進步、差距與巨大潛力，這讓他堅定了放棄海外一切職務(wù)，回國投身科研的決心。沒過多久，中國科學院自動化研究所便迎來了一位載譽而歸的新研究員。

加入科研“國家隊”

與劉宏斌一起歸國的還有許多剛剛博士畢業(yè)的“新鮮血液”，也是他身體力行教導的“親傳弟子”。“我認為現(xiàn)在正逢一個機遇與挑戰(zhàn)并存的絕佳時代，國家大力扶植醫(yī)療科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對科技人才也高度重視，那么我們也理應(yīng)肩負起新時代背景下科研人的使命。所以在征求了學生們的意見之后，我就把他們一起帶回來了。”而中國科學院自動化研究所的領(lǐng)導也對他委以重任，在劉宏斌加入后不久便決定由他籌建一支名為“智能微創(chuàng)醫(yī)療團隊”的科技強軍，其宗旨只有一個：敢啃“硬骨頭”，做出真正有價值的技術(shù)。

2018年，在中央確立支持香港成為國際科技創(chuàng)新中心的時代背景下，中國科學院在香港成立分院，并在2021年決定正式將劉宏斌抽調(diào)至中國科學院香港創(chuàng)新研究院人工智能與機器人創(chuàng)新中心參與建設(shè)。在這座中西文化交融的城市，除了負責行政管理及建立與香港本地機構(gòu)的合作外，劉宏斌還統(tǒng)籌醫(yī)療機器人方向的研發(fā)和臨床轉(zhuǎn)化。“香港的合作伙伴們都親切地稱呼我們?yōu)椤畤谊牎！倍鴦⒑瓯蠛芮宄谶@個名稱的背后蘊含著一份沉重的責任與使命。

“手術(shù)機器人已經(jīng)在商業(yè)上取得了很大的成功，但感知能力，特別是觸感能力的缺失仍然是當前制約微創(chuàng)手術(shù)效率及安全性的關(guān)鍵性難題，尚未被攻破。”劉宏斌坦言，要實現(xiàn)完全標準化、智慧化的微創(chuàng)手術(shù)操作，仍然道阻且長，“但很有必要”，他的態(tài)度很是堅定。誠然，一旦此類智能技術(shù)取得突破性進展，將會對我國醫(yī)療行業(yè)產(chǎn)生不可估量的影響。劉宏斌目前最想攻克的是將具有觸覺感知柔性微創(chuàng)機器人與人工智能深度結(jié)合，這不僅可以使目前“大動干戈”的神經(jīng)外科手術(shù)的創(chuàng)口縮至極小，還可以通過機器人手術(shù)的數(shù)字化與智能化來助力手術(shù)的標準化，使優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療服務(wù)能夠惠及基層醫(yī)院，最大限度地實現(xiàn)醫(yī)療資源的均衡。

為實現(xiàn)技術(shù)真正服務(wù)臨床，劉宏斌每每在確立科研題目之前，都會花費大量時間與醫(yī)生進行交流，“關(guān)鍵是提出正確的問題，必須要確定技術(shù)能滿足臨床醫(yī)生的迫切需求，未來的研究成果才有轉(zhuǎn)化落地、造福患者的可能”。

對于未來的每一步，劉宏斌都很清楚腳下該落于何處。他曾說，他不喜歡跟隨他人已經(jīng)完成的成果，這是對科研創(chuàng)新的堅持；但他同樣強調(diào)過，要將遵循前人腳步進行深挖和探索的過程重視起來，因為只有所有科研人同舟共濟，才可能征服更多疾病。

（責編：關(guān)弋）