外科医生人与工智能

       外科是用手术的方法来治疗疾病的医学分支学科。传统和经典的外科是指外科医生通过使用手术器械在人体或动物组织上的操作，切除病变或重建组织来治愈疾病的过程，它的本质是组织解剖和操作的艺术。由于生物体解剖生理和疾病本身的复杂性和多变性，以及外科技术的挑战性，一个外科医生的成长通常需要多年学习和实践的积累。近年来， 随着机器人技术的快速发展，机器人辅助手术被逐渐应用于外科的临床实践中。在机器人辅助手术中，比如最先进的达芬奇手术机器人系统，外科医生不用直接面对病人，只需在控制平台，通过机器人系统提供的放大的三维画面来操作机械臂，机械臂则抓持手术器械直接在组织上操作。手术机器人不但能提供良好的放大、照明和视野，而且通过软件来过滤手的抖动，使机械臂的稳定性、灵活性和精确性已经超过了人手所能达到的程度。

          尽管目前的手术机器人还只是在手术技术层面来对外科医生进行帮助。但随着人工智能（AI）技术的快速发展，它所具有的大数据处理和计算能力、深度学习和自我更新优化的能力，使它可以进行更为客观准确的决策。人工智能围棋阿尔法GO就是一个典型的例子，它已经可以击败任何一个顶尖的围棋高手。那么，未来是否也可以开发出完全替代外科医生的AI呢？

       讲一个有趣的例子， 由于活体光学成像技术和大范围电生理记录技术都要求对小鼠进行无创开颅，而小鼠开颅的技术要求较高，且结果依赖于实施手术的个人，很难标准化。因此就有一些生物医学工程背景的研究人员致力于自动化开颅的的研究。通过软件设计来模拟颅骨的形态和厚度，并把这些数据输入到机器中，机器人通过操作臂进行开颅操作。由于已经有了颅骨厚度的数据，所以不会存在把颅骨钻穿而损伤脑皮层的风险。尽管这种技术已经有申请了专利，但它的结果并不如人意。它可以用于一些解剖简单的小型开颅中，而一旦涉及复杂结构，比如在颅骨和血管结合部位，就难以达到预期的目的了。这个例子给我们了一些启示，既只是应用工程师的思维来开发替代外科医生的AI是不行的。

        如果要回答AI能否取代外科医生或在多大程度上能取代外科医生的工作，就需要理解外科医生工作的实质。诚然，外科手术是通过外科医生的手（现在可以是机器人操作臂）在组织上的操作完成的，但它背后的驱动因素确是外科医生的思想。因此从本质上讲外科学的核心是外科医生的手和思想的完美结合。那么，未来的AI 能在多大程度上达到这种思维和手的能力的结合呢？首先，通过大数据处理和深度学习，AI完全可以具备甚至超过一个优秀的外科医生的诊断能力，比如说阅片能力；其次，通过对大量手术案例的学习，AI可能帮助外科医生进行术前优化，包括选择最佳的手术方案，包括入路选择，手术操作要点，手术中可能出现的意外及处理方案等等，使外科医生做到心中有数；第三，通过机器操作臂来提高操作的精确度，就像目前的达芬奇手术机器热；第四，独立地完成一些标准化程度较高的操作，比如切开和缝合等。

        然而，有一些外科医生必备的素质，现在的AI技术还没有或很难具备：1，外科医生的观察力，外科医生在手术中需要敏锐的观察力，既迅速准确发现问题的能力，还需要具备一种视觉的洞察力，这是一种“透视眼”的空间思维能力，既通过所看到的结构来准确判断和形成一个完整局部解剖画面的能力。外科医生这种观察能力需要长期大量手术实践的学习，可能还需要一些天赋和直觉。2， 外科医生的触觉认知和手感，外科医生经过长期实践形成的手感是至关重要的能力，在一些复杂的操作中，比如肿瘤和重要血管神经的分离，动脉瘤的解剖，这种手感的准确性往往具有差之毫厘失之千里的效果，也是一个外科医生能否达到outstanding的重要因素。而这种手感是一种只能意会而难以言传的手术技能，有点类似于画家或雕刻家的工作，很难数据化；3，外科医生术中的判断力和决策能力，由于疾病的复杂性和个体的差异性，从根本上讲，外科医生的工作是非标准化的。就像没有两个雪花片是一样的，同一种肿瘤在不同的个体上会呈现出不同的解剖和生物学特点。术前的计划再完美，术中仍然会遇到变异，因此外科医生根据术中的情况作出准确的判断和处理就显得非常重要。尤其是在某些紧急情况下，如出血更是如此；4， 外科医生的创新能力，包括发明新的手术入路和方法，手术器械的改良和创新，手术理念的更新等等。

       如此看来，以AI 目前的发展还不可能在近期替代外科医生的常规工作。但未来AI有多大的潜力去取代或部分呢取代外科医生呢？这个问题可能需要AI专家来回答。但不管怎样，AI 技术方兴未艾，目前的机器人辅助手术可能只是它在外科学应用的开端，未来AI技术一定会越来越多地介入到外科诊断和治疗中。外科医生对此应该抱有学习和包容的开放态度，就像面对外科技术发展史上其它革命性技术的出现一样。同时也应该看到，外科学是一门复杂的对综合能力要求很高的学科，而绝非简单的技术操作。从这个角度讲，AI要想完全代替外科医生的工作，不但要有很长的路要走，也可能只是一个美好的愿望。