在北京大学第三医院骨科手术室，机器人开始运转，并在既定路径上发出有节奏的打磨声。骨科主任李危石两手环抱胸前，专注地盯着机器人的每一步操作。大约3小时后，这台全球首例脊柱椎板机器人自主识切手术成功完成。

1个月前进行的这台手术，是全球智慧骨科发展的一个重要标记。过去3年时间，李危石带领团队研发出拥有我国自主知识产权、全球首台实现椎板自主切削操作的脊柱椎板切除手术机器人系统，并在此基础上完成上述手术。

为什么要探索这项手术机器人技术？医疗团队在进行科技创新转化过程中需要克服哪些困难？人工智能等新技术在医疗领域应用的潜力和边界是什么？带着这些问题，我们和李危石教授展开了对话。

本报记者 魏婉笛 特约记者 仰东萍

健康报：7月16日，您和团队成功完成全球首例脊柱椎板机器人自主识切手术，手术过程是怎样的？

李危石：在医生的监控下，让机器人实现局部自主操作，完成椎板切削，对全世界任何一个专业团队来讲，这都不是一件能举重若轻的事。“面向脊柱椎板切除手术的机器人系统”项目于2019年立项，直到今年5月，我们还一直在对机器人进行完善，以免任何一点技术偏差对患者脊髓神经造成损伤。

这是一个重大创新，为了对患者负责，我们非常谨慎，最终确定了两名接受机器人手术的患者。7月16日上午9时许，第一台手术开始，机器人为患者进行了相对较为安全的操作，患者状况平稳。有了一名患者“打前站”，第二名患者的手术才是真正的考验。这名患者是一位65岁的大爷，因为腰椎管狭窄症导致出现腰痛、双下肢疼痛麻木、间接性跛行等症状，需由机器人进行完全自主决策和操作的椎板切除减压术。

机器运转，骨刀发出有节奏的打磨声，我的心提到了嗓子眼，不停用吸引器吸走操作部位多余的冲水，以便清晰看到落刀的位置。切削的位置越来越往上，椎板与小关节的连接部越来越薄，机器人所夹持的超声骨刀所要切除的骨质也越来越靠近神经……因为担心出现意外，机器人的急停按钮一直被我紧紧握在手里。

预定的切削路径走完了，患者电生理信号完全正常。下面就是紧张的验证时刻——我把机器人切断的椎板掰开，看到切口平整；再向里看，神经硬膜囊没有破损、没有变色；术中检查没有发现异常。术后，患者苏醒，神经功能没有受到任何影响，手术成功。

健康报：利用机器人进行智能决策、自主操作的手术，需要进行怎样的伦理考量？

李危石：这类手术的伦理焦点主要集中在机器人自主识别和局部自主操作上。就这一次而言，首先，手术除椎板切除的核心步骤由机器人操作外，其他操作仍由医护团队完成。其次，机器人在正式开展手术前，其前期路径设计、确认、术中安全保障等都是由医护团队实施和控制的，手术的责任主体是人，而不是机器。

医学伦理的核心是对患者的保护，让他们有充分的知情权，给予他们自主选择的权利，而后由医疗团队尽可能维护他们的权益。术前，我们和患者及家属进行了充分沟通，他们给我们的反馈很真实，也很让我们感动。他们几乎只问了我们一个问题：“做机器人手术，李主任上不上台？”我说肯定上，他们表示：“李主任上台，我们愿意参与研究。”

也正是患者这份无条件的信任，让我在对待手术时更加慎重。性命攸关，只有在这项技术在我们的认知范围内绝对安全的前提下，我们才敢于把它应用在患者身上，进行这一步的临床试验。

健康报：请您谈一谈，研发脊柱椎板切除手术机器人系统的现实需求是什么？

李危石：在骨科众多亚专业中，脊柱外科手术难度系数普遍较高。脊柱外科病变大多压迫神经，手术必须在脊柱神经周围展开。但对于切除椎板、减轻神经压迫的操作，主刀医生通常只能凭借经验和手感控制椎板切削的深度和力度，存在一定的脊髓神经损伤的风险。即便是一名成熟的脊柱外科医生，也无法100%保证手术效果。

据相关研究统计，腰椎间盘突出、椎管狭窄等手术导致的神经损伤发生率约为1%，如果是疑难病症如胸腰椎管狭窄等手术，其引发的一过性下肢损伤率可达10%~20%。随着我国人口老龄化进程加快，此类疾病趋于高发。在我国人口总量的基础上，这样的数字不容乐观。

对此，一方面要不断提高年轻医生和基层医生的技术水平；另一方面，我们也一直在寻找让这类手术在我国高质量、同质化开展的有效方法。

过去5～10年时间，全球骨科机器人技术飞速发展，虽然自主识切功能还未实现，但一些导航定位型机器人已被有效应用于临床。

针对复杂病例，如脊柱固定手术等，该类机器人可对螺钉植入位置、角度、深度等进行准确规划，进而由骨科医生完成椎板切削操作。这一技术能有效缩短手术时间，保障手术安全，尤其是在基层医疗机构，能降低医患共担的一系列风险。然而，导航定位型机器人仍然没有解决脊柱外科领域最核心的问题。这也提示我们，能否让机器人更进一步，利用人工智能的方法直接参与椎板切削，帮助医生把手术做得更完美。

健康报：从项目设立到成功完成实验室研究，您牵头组建的这支医工交叉团队主要攻克了哪些难题？

李危石：这支团队集合了北京大学第三医院、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学、南开大学和相关机器人企业的专家和工程师。研发过程中，机器人的识切功能是绕不开的话题。我们采用超声骨刀进行椎板切削，但怎样控制温度，如何选择路径，施加多大压力，都是必须攻克的难题。

起初，团队尝试利用力反馈原理判断切削的程度。但实验发现，每个人的骨质情况不一样，力反馈很容易出现偏差。为避免切削时超声骨刀的刀片和骨头间发生卡顿，温度过高损伤神经，我们设计了独特的切削路径，以保证用来降温的水流顺利流进切口。

最终，结合骨刀速度、位移、压力等多个参数，团队成员利用函数计算出精准的切削能量数据。2022年上半年，团队据此先后在牛、羊脊骨和人体标本上进行了一系列实验，成功率达100%。

此前，由于疫情影响，相关研究一直处于停停走走的状态。眼看距研究结题的时间所剩无几，想到几年前，国家把如此重大的项目交给我们，每个团队成员的压力都很大，大家都拼了，很多人干脆把床搬进实验室，生活、工作都在一处。

设计好识切功能后，团队开始在活体猪身上做进一步研究，但结果几乎是让人崩溃的——很多猪接受手术后都“瘸”了。原因显而易见，动物和人即便在镇静状态下也都是有呼吸的，且经常出现不规律的呼吸和起伏。怎么实现机器人的呼吸随动？我们想到了导航系统。但这无法解决误差、延时和每个手术对象的个体差异等问题。

至此，我们的研发进程又开始原地踏步，一些同行和好友已经开始安慰我，“就这样结题，也不丢人。”但团队中的一些年轻同事始终没有放弃。最终，我们想到，用套筒卡在椎板上，通过消除机器人骨刀和椎板之间相互运动的办法实现了呼吸随动。我们用这种看似最简单的物理手段解决了这次机器人研发中最复杂的难题。

健康报：这样一项我国拥有完全自主知识产权的临床新技术产生于您的团队，您有哪些经验可供分享？当前，我国科技创新成果层出不穷，但科技成果转化率一直不高。您认为应如何建立机制，让更多创新成果惠及临床？

李危石：我们是北京大学附属医院的医生，从临床上发现科学问题，一板一眼地认真对待，这是我们的传统和习惯。

我们的医生是非常乐于解决疑难杂症的，骨科里难度极大的寰枢椎、胸椎管狭窄手术，北京大学第三医院在全世界开展的数量最多。而对于一些基础性的手术，我们追求比别人做得更精细、更完美，力图不给患者“添麻烦”，不让他们因为一些可以避免的并发症反复“翻修”。我们不“挑选”患者，即便有的患者因为自身原因或既往手术和治疗，身体已经“千疮百孔”，我们也总是愿意尽最大的努力去帮助他们。

随着近年来国家创新驱动战略的实施，在科研方向上，除了以往的临床研究、基础研究，医工交叉领域越来越受到重视。2019年，我带领团队成功申报“骨与关节精准医学”教育部工程研究中心，为医学研究增加了一条新赛道，通过完善机制、搭建平台，让创新、研究和转化的流程更为顺畅。

在医学领域进行科技创新，临床需求是关键，团队协作是必要条件。在这个过程中，国家要进一步明确法律法规、相关政策，专家团队、医疗机构、研究机构和企业之间也要建立监管和保护性制度，保障各类研究和转化在合法、合规的前提下顺利进行。

健康报：当下，人工智能越来越多地参与到医疗行为中来。您认为，人工智能在医疗领域的应用有哪些值得期待和引以为戒的地方？未来，脊柱椎板切除手术机器人的研发和应用还有怎样的路要走？

李危石：这项技术成功开展临床试验后，有同行跟我开玩笑说，“以后咱们是不是就不用拿手术刀了？”在我看来，高度发达的技术确实会在一定程度上取代人工。但人工智能的应用必须有限度，其自主学习能力会使其在很短时间内实现进化迭代，甚至有可能超过人类的认知。因此，我们必须掌握特定人工智能应用的底层逻辑，将它限制在可控范围内。

技术被创造出来就是为了应用和普及，在可预见的未来，我们要抓紧解决脊柱椎板切除手术机器人的造价问题。一个简单的办法是，将机器人的自主磨削末端做成独立的产品，交由基层医生在术中直接进行操控。这样，基层患者就能以相对低廉的成本获得更为理想的手术效果。

当前，医学正向着更精准化、微创化和安全化的方向发展。严格意义上来说，外科手术大都是破坏性的治疗，机器人应该进一步结合人工智能、虚拟成像等技术，将实施场景从开放手术变为经皮的微创手术等，减少对患者的伤害。

现在回想起来，脊柱椎板切除手术机器人的研发历程仿佛还在眼前。记得当天手术结束后，所有手术团队成员、工程师们都久久没有离开，大家在机器人旁边整整齐齐站好，照了一张合影作为纪念，但很快，大家又投入到接下来的工作中去。对于医生们来说，这只是解决了浩如烟海的临床问题中的一个，接下来还有“无尽的修炼”在等着我们呢。

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