科技“操刀”打造智慧手术系统——记中国科学院香港创新研究院人工智能与机器人创新中心执行副主任刘宏斌

卫婷婷

2019年3月，刘宏斌（右二）向英国女王伊丽莎白二世展示“柔性手术机器人MicroDart”样机（拍摄地点：伦敦国王学院）

近日，由中国科学院香港创新研究院人工智能与机器人创新中心携手香港中文大学神经外科共同研发的MicroNeuro柔性微创脑手术机器人，在中国香港完成了国际首例微创脑室手术人体实验。通过一个微小的创口，医生在机器人精准控制及增强现实（AR）的辅助下成功完成手术，同时将对脑组织的创伤降低到传统手术的50%以下。“未来智能微创手术必将是医疗界的大势所趋。”研发团队负责人刘宏斌由此感叹。

2020年归国加入中国科学院自动化研究所，如今刘宏斌身兼中国科学院香港创新研究院人工智能与机器人创新中心执行副主任及中国科学院自动化所智能微创医疗技术团队负责人等职务，正带领团队在开阔科研视野、内化海外前沿技术的基础上，致力开发属于中国的拥有触觉感知的柔性手术机器人。值得一提的是，深耕于此研究方向的成熟科研团队，即便放眼国际，也为数不多。

多年拼搏，载誉而归

早在2005年，刚毕业于西北工业大学材料学专业的刘宏斌便已经萌生出了“走出国门看世界”的想法。在慎重思考与不懈努力之下，他选择到伦敦国王学院继续深造，在英国开启了为期15年的科研新征程。

从材料学研究转向医疗机器人，虽然研究的重点有所不同，但在刘宏斌看来，忠于兴趣、臻于勤奋，就没有到不了的目的地。材料学的专业课程为他开启了一双善于挖掘物质微观世界的“天眼”和一颗勇于探索的上进心，“我觉得走近物质的微观结构这件事特别有意思。到英国后，我经常参加生物工程与医疗科技主题的研讨会，后来之所以能与机器人研究领域结缘，也是发源于此”。直到现在，刘宏斌还能回忆起那场对他影响至深的研讨会的场景——演讲者从为何使用机器人做手术，讲到如何使用机器人进行精细操作，以探寻器官组织微观结构的机理与奥秘。他的一颗求索之心一下子就被这些新奇的理论所填满。幸运的是，当刘宏斌兴致勃勃地询问后来的博士生导师如何才能加入这类项目中来，导师不仅没有因为专业不对口而贸然拒绝，反而耐心、细致地指导与鼓励他补充机电工程领域的相关知识。很快，他就“乘上了英国手术机器人研究的首班车”。据悉，英国引进达·芬奇手术机器人并开始应用于腹腔镜手术正是刘宏斌出国求学进而调整研究航向的那几年。

“我的博士生导师做科研的想法十分具有原创性，实话讲，我甚至一度觉得他有些‘疯狂’。但是，在他和合作科研的临床医生的坚持之下，那些‘天方夜谭’最终都变成了现实。”这段经历对于刘宏斌的冲击是很大的，直接奠定了他此后对于科研创新工作所抱有的根本信念——“胆大心细”。此后10年，他一直怀此初心奔跑在自己的追梦之路上，兢兢业业地深研微创介入精准触觉传感器技术。宝剑锋从磨砺出，刘宏斌最终成功提出了微创介入柔性机器人技术、触觉接触感知及遥操作交互控制相关的支撑理论，并取得了业内公认的开创性成果。由他带领团队研发的复杂曲面分布式触觉感知ESSENC技术和具有触觉反馈的微创柔性机器人远程实时交互控制MicroDart系统，均在理论与技术实践上处于世界领先地位。凭借这些成果，他多次获得代表英国工程物理领域最高水平的英国工程与自然科学研究委员会（EPSRC）基金会的资助，2016年还荣获了颁发给全英杰出青年学者的EPSRC Frist Grant基金，最终从伦敦国王学院的一名博士生成长为此校的医疗机器人学教授。

“我终于有信心回到祖国效力了。”一次次成绩的累积及技术的积淀，让刘宏斌在欣喜之余，开始思考如何科技报国。在与国际商业机器公司（IBM）、华为及爱立信等行业顶尖企业合作开展“遥操作软体手术机器人技术”、“高精度三维触感技术”和“精度三远程柔性微创手术系统”等科研项目时，刘宏斌深切感受到我国在此领域的进步、差距与巨大潜力，这让他坚定了放弃海外一切职务，回国投身科研的决心。没过多久，中国科学院自动化研究所便迎来了一位载誉而归的新研究员。

加入科研“国家队”

与刘宏斌一起归国的还有许多刚刚博士毕业的“新鲜血液”，也是他身体力行教导的“亲传弟子”。“我认为现在正逢一个机遇与挑战并存的绝佳时代，国家大力扶植医疗科技产业发展，对科技人才也高度重视，那么我们也理应肩负起新时代背景下科研人的使命。所以在征求了学生们的意见之后，我就把他们一起带回来了。”而中国科学院自动化研究所的领导也对他委以重任，在刘宏斌加入后不久便决定由他筹建一支名为“智能微创医疗团队”的科技强军，其宗旨只有一个：敢啃“硬骨头”，做出真正有价值的技术。

2018年，在中央确立支持香港成为国际科技创新中心的时代背景下，中国科学院在香港成立分院，并在2021年决定正式将刘宏斌抽调至中国科学院香港创新研究院人工智能与机器人创新中心参与建设。在这座中西文化交融的城市，除了负责行政管理及建立与香港本地机构的合作外，刘宏斌还统筹医疗机器人方向的研发和临床转化。“香港的合作伙伴们都亲切地称呼我们为‘国家队’。”而刘宏斌很清楚，在这个名称的背后蕴含着一份沉重的责任与使命。

“手术机器人已经在商业上取得了很大的成功，但感知能力，特别是触感能力的缺失仍然是当前制约微创手术效率及安全性的关键性难题，尚未被攻破。”刘宏斌坦言，要实现完全标准化、智慧化的微创手术操作，仍然道阻且长，“但很有必要”，他的态度很是坚定。诚然，一旦此类智能技术取得突破性进展，将会对我国医疗行业产生不可估量的影响。刘宏斌目前最想攻克的是将具有触觉感知柔性微创机器人与人工智能深度结合，这不仅可以使目前“大动干戈”的神经外科手术的创口缩至极小，还可以通过机器人手术的数字化与智能化来助力手术的标准化，使优质的医疗服务能够惠及基层医院，最大限度地实现医疗资源的均衡。

为实现技术真正服务临床，刘宏斌每每在确立科研题目之前，都会花费大量时间与医生进行交流，“关键是提出正确的问题，必须要确定技术能满足临床医生的迫切需求，未来的研究成果才有转化落地、造福患者的可能”。

对于未来的每一步，刘宏斌都很清楚脚下该落于何处。他曾说，他不喜欢跟随他人已经完成的成果，这是对科研创新的坚持；但他同样强调过，要将遵循前人脚步进行深挖和探索的过程重视起来，因为只有所有科研人同舟共济，才可能征服更多疾病。

2022年7月6日在香港科技园20周年庆典活动“创新成果展”上，刘宏斌（右二）陪同香港特首李家超参观“MicroNeuro颅内微创手术机器人”技术演示（拍摄地点：香港科学园）

2022年9月19日，刘宏斌带领项目团队使用“MicroNeuro”进行国际上首例应用柔性内窥镜的第三脑室深处微创活检尸体实验（拍摄地点：香港科学园）