二、人工智能与治疗辅助(1 / 1)

诊断病情之后,患者就要接受治疗了。谈到人工智能在治疗辅助方面的成就,我们首先想到的还是手术机器人。近年来,我国在这一方面有了突出的成就,比如神经外科手术机器人“睿米”,历时18年研发完成,于2018年获得了CFDA三类医疗机械审查的批准。面对脑出血、脑囊肿、癫痫、帕金森病等十余类神经外科疾病,“睿米”机器人都能出色地完成精准定位。我们知道人的大脑结构是很复杂的,只要手术时稍微偏差一点点,那么手术很有可能就会失败。以帕金森病为例,医生需要将毫米粗细的电极植入患者的丘脑底部特定的神经核团中,而这个神经核团只有花生米大小。它对手术精度的要求极高,即使是有经验的医生也要经过多次训练,才能实施手术。有了这个“睿米”机器人,医生就可以实现方便、快捷的精准定位。它虽然长得不像人,但是却有着人的部分功能。比如,它有一个由计算机及软件系统构成的“大脑”,有一只“手”,也就是机械臂,它还有一双“眼睛”,也就是摄像头。通过脑、眼、手的结合,“睿米”可以帮助医生精准地定位。别看它好像有些笨重,它的精度其实可以达到1毫米!在“睿米”的定位辅助下,医生只需要完成最后的穿刺工作就行了。除了“睿米”机器人,还有骨科机器人“天玑”。“天玑”是国际上首个适应症覆盖脊柱全节段和骨盆髋臼手术的机器人。传统的骨科手术部位空间比较小,而且紧邻着重要的神经和血管。对于医生来说,看不见内部结构、打不准螺钉、人手不够稳是三大难题。而有了“天玑”,医生只需要在计算机导航系统屏幕上设计好钉道,“天玑”就可以精准地将螺钉打进患者体内,再由医生对患者进行一次扫描,确认螺钉打入的位置。不仅手术时间缩短了,还能减小手术切口,减少出血量,患者也能更快恢复健康。

手术机器人

其实,人工智能对手术的辅助不仅在机器人方面,这里还要提及AR与VR这两大应用。经常玩游戏的读者一定对AR与VR两个名词不陌生。实际上,AR与VR技术是人工智能的两大应用,为了下文讲述方便,我们还是不怕麻烦地解释一下AR与VR分别是什么意思。AR(Augmented Reality)就是增强现实,通过AR技术我们可以将虚拟世界与现实世界结合,在现实世界中看到虚拟的东西。比如说迪士尼就打造了一款排队时玩的AR游戏“Play Disney Parks”,玩家只需要在队伍中用手机摄像头来激活周边的AR元素,就可以看到自己身边有火箭飞过等虚拟景象。而VR(Virtual Reality)就是虚拟现实,人们只要戴上一个头显设备,就能看到一个与现实完全不一样的虚拟世界。比如上海迪士尼乐园中最火爆的“飞越地平线”项目,平均游客排队等候时间超过三小时。这个项目到底有什么好玩的呢?你只需要坐在一把悬空的椅子上,就能飞越阿尔卑斯山、格陵兰岛、长城、埃菲尔铁塔等世界著名景点,就好像环游了世界一样。一提到AR和VR,我们讨论最多的可能就是它们在游戏领域的应用了。但是,AR、VR如果只在游戏领域发挥作用,那可真是“大材小用”,它们在医疗领域也已发光发热,为人们带来更多的便利。

首先,VR可以与专有的人体手术机器人结合,帮助外科医生进行微创手术,而AR则能帮助外科医生进行注射,或是360度无死角地查看病人的器官。致力于医学可视化、3D漫游的美国公司InnerOptic,推出了配合AIM 3D图像引导系统的AR眼镜,能为外科医生提供指导作用。手术过程中,AIM系统会帮助计算并预测注射器即将插入的位置,然后AR眼镜上就会用虚线显示目标位置,并随着医生不断接近实时更新,使得注射器插入的位置更加精准。这样,即使是没有外科经验的医生也能成功在患者体内注射药物。再比如通过AR技术,手术人员可以在手术过程中查看病人心脏的实时全息图像,以及他们在心脏内使用仪器的全息图,这对手术进程将是一个很大的帮助,手术时间将大大缩短。比如美国的医学影像公司EchoPixel,就利用AR技术帮助医生看“透”病人:医生只需要一个True 3D系统以及一副相应的3D眼镜,就可以从任何角度查看病人体内的器官,一个完整的3D全息图像就展示在医生面前。

AR与VR的作用不仅于此。我们经常会觉得大城市的医疗水平要比小城市的好,而小城市的医疗水平又要高于县城里的小医院,县城里的小医院又好于偏远山村的卫生站。医疗资源的差异使得很多人不远千里跑到大城市来寻医问诊。不过,有些山村实在太过偏远,最近的公交车站也在十千米之外。如果病人卧床不起,那更是难上加难,跑到大城市看病几乎是不可能的事。但是在将来,AR与VR技术的进步都能把这些“不可能”变成“有可能”。即使病人在千里之外的小山村,只要能连上互联网,他的生理数据就可以反映在医生眼前的虚拟病人的身上,北京、上海、广州甚至是国外的医生也能看到病人身体的实时数据。不仅如此,医生还可以带上头显设备,对虚拟病人进行一些操作,同时实时控制远处的机械臂,来为真实的病人做手术。

如果这听起来太科幻,那么我们先来讲讲已经实现的“远程医疗”技术。以色列在“远程医疗”方面非常领先,特拉维夫特哈休莫医院Chaim Sheba医疗中心就开发了一个VR远程康复服务,通过这一技术,医生可以及时了解病人在家里的修养状况,或者在医疗保健中心指导其他地区病患的临床治疗;而以色列数字医疗设备制造商Tyto则致力于开发手持医疗检测设备,帮助病人检查口腔、咽喉、眼睛、心脏等器官的健康状况,医生则可以“在线”进行指导,足不出户就能看病已经不是梦想。

远程医疗

也许在不远的将来,“远程医疗”这一技术还将被应用到急救方面。我们知道对急救病人来说,时间就是生病。如果当病人还在救护车里时,远在急诊室的医生就可以通过远程B超对病人进行初步检查,了解病人的基本情况,那么等病人到了医院就可以直接进行手术,节省了不少的时间。AR眼镜也可以帮助我们处理很多紧急事件。举个例子,有人在火车上、飞机上晕倒了怎么办?如果身边没有会急救的人,那么就很可能错过最佳治疗的时间。AR眼镜能帮助相关人员(比如列车员)通过卫星连接医生,并接受医生的直接指导。就跟我们在电影里看到的那样,医生会出现在眼前一块虚拟的屏幕里,指挥相关人员进行急救。

对患者来说,还有一点很重要。医生可能经常会被患者这样问:“做这个手术,痛不痛啊?”确实,一想到要做手术,最担心的事情之一就是疼痛。有时候,即使用了麻醉剂,也不能使疼痛完全消除。等手术结束,麻醉剂不管用了,医生就会给病人开一些“镇痛药”。然而,有些镇痛药虽然有止痛效果,但同时对我们人体也有一定的伤害,比如号称最有效的镇痛药——阿片类镇痛药(opium)。“阿片”也就是“鸦片”,是从罂粟中提取出来的。一提到“罂粟”,读者们是否会想到“成瘾”?是的,这类药物可能会致瘾。虽然国内对这种药物管制颇严,但是在国外因过量摄入这类镇痛药而死亡的案例并不少见,而且它的依赖性非常高。而其他的非阿片类镇痛药,虽然毒性低、无依赖,但是无法独立作为中、重度疼痛的止痛方式,它们的镇痛效果远不如阿片类镇痛药。那么,面对中重度疼痛,人们只能在“痛”与“瘾”之间做出抉择吗?

VR则正在尝试解决这一两难的局面。VR是一种新型的“镇痛药”,只不过这“镇痛药”三个字上要打一个引号,因为它与真正的镇痛药有着本质的区别:它既能达到镇痛效果,又对人体无害。患者只需佩戴VR设备,就能进入一个完全虚幻的奇异世界,从而转移患者的注意力,减少治疗的疼痛。在美国得克萨斯州的Shriners儿童医院烧伤科,一位13岁小女孩杜克就在“换纱布”的过程中体验了一把“冰雪世界”的游戏。不知道大家有没有跌倒摔伤的经历?医生换纱布时会扯下许多死皮,这个过程通常伴随着痛苦。而对于全身烧伤的病人来说,这种痛苦则更加难以忍受。而当小女孩戴上VR设备,沉浸在一片“冰雪世界”中愉快地打着雪仗时,医生换纱布时也就没那么痛了。斯坦福医疗部门止痛药临床副教授Beth Darnall认为:“人体疼痛发出的警告能够很有效地吸引人的注意,而VR可以成为一种精神的工具,就好像沉思疗法一样,可以抑制疼痛。”那么,该如何科学地检测疼痛是否被抑制呢?询问患者本人带有一定的主观性,但是科学实验却是客观的。小女孩杜克就诊的Shriners医院和位于西雅图的Harborview烧伤中心对接受VR疗法的病人进行了脑部核磁共振,实验结果显示,病人的疼痛度有了显著的下降。这证明VR疗法是有用的,甚至有人认为它比吗啡(一种阿片类镇痛药)更加有效。