“機器人怎么做骨科手術?機器人和醫生是怎樣配合的?”11月28日下午,在北京市通州區第二中學,中國工程院院士田偉向百余位初中生解答了這些問題。


這是“院士專家講科學”——2023年科學教育行動活動之一。此次活動由北京市科學技術協會主辦,北京科學中心和新京報社承辦,中國工程院辦公廳支持,重點面向北京遠郊區學校開展科學教育行動。


田偉是北京首都醫科大學附屬積水潭醫院首席科學家、北京大學及清華大學教授、法國國家醫學科學院外籍院士、英國愛丁堡皇家外科學院名譽院士、北京學者,此外,他還是第十八屆國際計算機輔助骨科學會主席、中國科學技術期刊編輯學會理事長、國家手術機器人臨床應用管理專家委員會主任委員、第十屆中華醫學會骨科學分會主任委員、中國醫師協會醫學機器人分會會長。


在這節特殊的科學課上,田偉為學生們分享有關骨科機器人的科普知識,向他們傳遞科學精神。


11月28日下午,中國工程院院士田偉為北京市通州區第二中學同學授課。新京報記者 王貴彬 攝


如何打準一顆釘子?


在活動現場,田偉率先向同學們介紹了機器人的基本概念和緣起。


他介紹,早在幾千年前,中國的典籍就已經有了機器人的雛形和對機器人形象的暢想。而被稱為“機器人之父”的美國科幻小說作家阿西莫夫,也在1950年出版的小說集《我,機器人》中提出了“機器人學三大法則”——機器人不得傷害人類個體,或坐視人類受到傷害;機器人必須服從人類的命令,但當該命令與第一法則沖突時例外;機器人在不違反第一、第二法則的情況下,盡可能保護自己?!霸诂F實中,大家仍然認為這‘三大法則’是很有意義的?!碧飩ブv道,隨著科技發展,真正的機器人被研制出來,也被逐漸應用在醫學領域,包括骨科。


田偉提到,在骨科機器人的發展歷程中,1999年,世界范圍內已經出現了人工關節置換手術機器人,置換過程像安裝“工業零件”一樣要按照步驟精確操作,因此利用機器人協助的想法應運而生。2002年前后,以田偉為代表的中國科學家結合實際,開始在骨科機器人領域探索,以克服醫生的局限,提高手術的精度,在術中為患者“打準釘子”,降低手術風險。


歷經15年艱苦攻關、2000余次設計和實驗的失敗,2016年11月,由田偉領銜研發的天璣骨科機器人正式上市。在醫生給機器人發出指令后,機器人會按照規劃位置在紅外線導航引導下到達患者的實際部位,并在主控臺上實時顯示出引導器和手術部位的三維關系和精準度,醫生沿著引導器置入導針、螺釘或者進行病變部位切除,實現完全按照規劃執行手術,精準度大幅度提高,有助于手術實現安全、微創的目標。


2016年,田偉發表了首例機器人輔助C1-C2經關節螺釘固定技術的學術報告,該技術提高了螺釘置入精度,使過去不可手術的上頸椎疑難重癥病例獲得安全手術治療,被國際學界評價為“引領了本世紀的發展趨勢”。


“截至目前,全國完成機器人手術5萬余例,準確率98.6%,比傳統手術提高53.6%?!碧飩ハ驅W生們介紹,骨科機器人技術還在繼續向前發展,可以與人工智能技術在5G場景下助力遠程醫療。


11月28日下午,中國工程院院士田偉以“機器人推動骨科技術革命”為主題,為通州二中學生授課。新京報記者 王貴彬 攝


他提到了一起案例——2019年,田偉在北京積水潭醫院,同時指揮了兩臺手術,一臺在山東,另一臺在浙江。目前,5G+骨科機器人遠程手術應用在全國已超過160例,涵蓋基層醫院各種骨科常見疾病,11個省級行政區域(13個城市)的17家醫院參與其中,輻射范圍廣。


“骨科機器人具有操作精度高、影像識別和分析能力強、減少醫生手術疲勞、可以遠程操控手術等優勢。目前在國內,手術機器人的發展也很快,獲批的醫學機器人數量增多?!碧飩フJ為,骨科機器人在不斷進步的同時,也不能否認,機器人和人工智能技術離臨床龐大的需求依然還有距離,同時也在倫理學上存在風險。


“這些都需要一代又一代年輕人去不斷研究?!碧飩フf:“我也希望在座的各位同學中,如果有人將來對這些感興趣,可以不斷去學習、參與,適應更加現代化的生活?!?/p>


認真聽講的學生們。新京報記者 王貴彬 攝


讓科學扎根在青少年心中


“機器人發展對人類一定會有好處嗎?”“假肢會不會跟人類神經融合?”講座結束后,在場的學生們積極舉手提問,向田偉請教,田偉也細致地一一作答。


他告訴學生們,在機器人的發展過程中,人類一定會想辦法對安全性做出保證,在實際的操作中,比如置入螺釘,目前仍由醫生來完成?!皢栴}不在機器人,而在于人類自身。人類要學會抑制自己的惡念?!碧飩セ卮鹜?,禮堂里響起學生們熱烈的掌聲。


田偉回答學生的提問。新京報記者 王貴彬 攝


田偉告訴新京報記者,這是幾十年來,他第一次為初中生們授課。在他看來,科學是人類認知世界的一種方法,科學的基礎是哲學,“人類是在‘科學’這種認知方法的指導下去認知世界的,這是一種信念?!?/p>


田偉希望,自己能在學生們的基礎教育階段,為他們建立起“科學”的觀念,教會他們去信任科學,讓“科學”扎根在青少年心中。


田偉離開學校時,一位沒能提問的學生帶著筆記本,特意追上來向他請教,兩人一路走一路探討?!爸x謝院士!”在得到田偉的耐心解答后,男孩鞠躬道謝。


新京報記者 左琳 王貴彬

編輯 劉倩 校對 王心