外科醫生人與工智能

       外科是用手術的方法來治療疾病的醫學分支學科。傳統和經典的外科是指外科醫生通過使用手術器械在人體或動物組織上的操作，切除病變或重建組織來治愈疾病的過程，它的本質是組織解剖和操作的藝術。由於生物體解剖生理和疾病本身的複雜性和多變性，以及外科技術的挑戰性，一個外科醫生的成長通常需要多年學習和實踐的積累。近年來， 隨著機器人技術的快速發展，機器人輔助手術被逐漸應用於外科的臨床實踐中。在機器人輔助手術中，比如最先進的達芬奇手術機器人係統，外科醫生不用直接麵對病人，隻需在控製平台，通過機器人係統提供的放大的三維畫麵來操作機械臂，機械臂則抓持手術器械直接在組織上操作。手術機器人不但能提供良好的放大、照明和視野，而且通過軟件來過濾手的抖動，使機械臂的穩定性、靈活性和精確性已經超過了人手所能達到的程度。

          盡管目前的手術機器人還隻是在手術技術層麵來對外科醫生進行幫助。但隨著人工智能（AI）技術的快速發展，它所具有的大數據處理和計算能力、深度學習和自我更新優化的能力，使它可以進行更為客觀準確的決策。人工智能圍棋阿爾法GO就是一個典型的例子，它已經可以擊敗任何一個頂尖的圍棋高手。那麽，未來是否也可以開發出完全替代外科醫生的AI呢？

       講一個有趣的例子， 由於活體光學成像技術和大範圍電生理記錄技術都要求對小鼠進行無創開顱，而小鼠開顱的技術要求較高，且結果依賴於實施手術的個人，很難標準化。因此就有一些生物醫學工程背景的研究人員致力於自動化開顱的的研究。通過軟件設計來模擬顱骨的形態和厚度，並把這些數據輸入到機器中，機器人通過操作臂進行開顱操作。由於已經有了顱骨厚度的數據，所以不會存在把顱骨鑽穿而損傷腦皮層的風險。盡管這種技術已經有申請了專利，但它的結果並不如人意。它可以用於一些解剖簡單的小型開顱中，而一旦涉及複雜結構，比如在顱骨和血管結合部位，就難以達到預期的目的了。這個例子給我們了一些啟示，既隻是應用工程師的思維來開發替代外科醫生的AI是不行的。

        如果要回答AI能否取代外科醫生或在多大程度上能取代外科醫生的工作，就需要理解外科醫生工作的實質。誠然，外科手術是通過外科醫生的手（現在可以是機器人操作臂）在組織上的操作完成的，但它背後的驅動因素確是外科醫生的思想。因此從本質上講外科學的核心是外科醫生的手和思想的完美結合。那麽，未來的AI 能在多大程度上達到這種思維和手的能力的結合呢？首先，通過大數據處理和深度學習，AI完全可以具備甚至超過一個優秀的外科醫生的診斷能力，比如說閱片能力；其次，通過對大量手術案例的學習，AI可能幫助外科醫生進行術前優化，包括選擇最佳的手術方案，包括入路選擇，手術操作要點，手術中可能出現的意外及處理方案等等，使外科醫生做到心中有數；第三，通過機器操作臂來提高操作的精確度，就像目前的達芬奇手術機器熱；第四，獨立地完成一些標準化程度較高的操作，比如切開和縫合等。

        然而，有一些外科醫生必備的素質，現在的AI技術還沒有或很難具備：1，外科醫生的觀察力，外科醫生在手術中需要敏銳的觀察力，既迅速準確發現問題的能力，還需要具備一種視覺的洞察力，這是一種“透視眼”的空間思維能力，既通過所看到的結構來準確判斷和形成一個完整局部解剖畫麵的能力。外科醫生這種觀察能力需要長期大量手術實踐的學習，可能還需要一些天賦和直覺。2， 外科醫生的觸覺認知和手感，外科醫生經過長期實踐形成的手感是至關重要的能力，在一些複雜的操作中，比如腫瘤和重要血管神經的分離，動脈瘤的解剖，這種手感的準確性往往具有差之毫厘失之千裏的效果，也是一個外科醫生能否達到outstanding的重要因素。而這種手感是一種隻能意會而難以言傳的手術技能，有點類似於畫家或雕刻家的工作，很難數據化；3，外科醫生術中的判斷力和決策能力，由於疾病的複雜性和個體的差異性，從根本上講，外科醫生的工作是非標準化的。就像沒有兩個雪花片是一樣的，同一種腫瘤在不同的個體上會呈現出不同的解剖和生物學特點。術前的計劃再完美，術中仍然會遇到變異，因此外科醫生根據術中的情況作出準確的判斷和處理就顯得非常重要。尤其是在某些緊急情況下，如出血更是如此；4， 外科醫生的創新能力，包括發明新的手術入路和方法，手術器械的改良和創新，手術理念的更新等等。

       如此看來，以AI 目前的發展還不可能在近期替代外科醫生的常規工作。但未來AI有多大的潛力去取代或部分呢取代外科醫生呢？這個問題可能需要AI專家來回答。但不管怎樣，AI 技術方興未艾，目前的機器人輔助手術可能隻是它在外科學應用的開端，未來AI技術一定會越來越多地介入到外科診斷和治療中。外科醫生對此應該抱有學習和包容的開放態度，就像麵對外科技術發展史上其它革命性技術的出現一樣。同時也應該看到，外科學是一門複雜的對綜合能力要求很高的學科，而絕非簡單的技術操作。從這個角度講，AI要想完全代替外科醫生的工作，不但要有很長的路要走，也可能隻是一個美好的願望。