全球首例！AI辅助医生完成脑外科手术

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在颅底最凶险的方寸之地，人工智能第一次以“领航员”的身份走上手术台，为医生完成高难度脑外科手术。

这台极具价值的手术，也让AI在手术室的角色，正式从“术前参谋”迈向“术中帮手”。

全球首例AI实时辅助脑外科手术在英国完成。

当地时间8月27日，英国伦敦大学学院医院（UCLH）对外宣布，在一台脑垂体瘤切除手术中，AI首次辅助医生实时读取内镜画面，识别隐藏的血管与神经，并圈画出安全的切除区域，精准切除了患者脑部的垂体肿瘤。

垂体深藏于颅底，只有一颗弹珠般大小，周围却密布着颈内动脉和视神经。在这方寸之地，手术刀哪怕偏差1毫米，都可能意味着失明、卒中甚至死亡。而AI的实时辅助，使手术大获成功。目前，患者已完全康复，视力显著改善。

这台手术的创新之处在于，过去，AI在手术室里主要负责术前读片、规划路径，或术后复盘、质控与教学等环节。如今，它第一次实时参与到了手术进程之中。

主刀医生哈尼·马库斯（Hani Marcus，左）和里斯·希伯特（Rhys Hibbert）合影。/图源：UCLH

一场被推迟的手术

接受这项开创性手术的患者是48岁的英国人里斯·希伯特（Rhys Hibbert），他是一名客服经理，兼职救护车志愿者。

意外源于一次毫无预兆的晕厥。2024年12月，午餐后，里斯循着多年惯例出门散步。走着走着，他突然感到不适，随即失去意识，倒地抽搐。这是他人生中第一次癫痫发作。

送医后的脑部扫描显示，只有弹珠大小的脑垂体上，长出了一个直径约11毫米、约黄豆大小的肿瘤。脑垂体位于脑袋正中心、鼻根正后方，位置隐蔽却极为关键——它是人体内分泌系统的“总司令”，负责分泌调控生长、代谢、血压和体温的一系列激素。

最初，医生建议保守观察。但肿瘤生长超出预期，激素紊乱的症状越来越明显，里斯极易疲乏、头晕，视野也不断缩小，宛如一张纸遮住了屏幕的下半部分。他开始频繁被东西绊倒，不得不拄起拐杖。

更大的冲击在心理层面。“身边好心人很多，可我不想成为任何人的负担。结婚18年，我每天早上都会给太太冲一杯咖啡，我不想让肿瘤改变这件事。”里斯说。

最终，他决定接受内镜下经鼻蝶窦垂体瘤切除术。一根细长、前端带高清摄像头的内镜从鼻腔进入，沿着中鼻甲与鼻中隔之间的缝隙一路深入，抵达蝶窦开口；医生要在这里逐层打开，先后暴露蝶窦腔、鞍底、硬脑膜，最后切除肿瘤。

这是神经外科精度要求最高的手术之一。一方面，蝶窦是手术的“安全入口”，但每个人的解剖结构存在差异，稍有不慎就可能切错位置。

另一方面，从蝶窦到垂体，一路布满重要神经和血管，紧挨着为大脑供血的颈内动脉，前上方则是控制视觉的视神经。“在这个区域，手术刀只要歪了1毫米，都可能造成极恶劣的后果。”UCLH新闻稿写道。

“垂体手术最严重的风险就是损伤动脉。一旦发生意外，唯一的急救办法就是封闭动脉，而这会导致脑卒中和死亡。”哈尼·马库斯解释。他是英国国家神经病学和神经外科医院（NHNN）顾问医生、UCL皇后广场神经科学研究所神经外科教授。

脑部扫描显示肿瘤靠近关键血管的正面图（左）、侧面图/图源：UCLH

就在术前几天，哈尼问里斯，是否愿意成为全球首个在AI实时辅助下接受脑外科手术的人。里斯毫不犹豫地答应了。

手术当天，他还带了两盒巧克力送给医护团队。“一台手术需要数十人一起努力，是外科、麻醉、护理和整个后勤团队的功劳，我要感谢每一个人。”

AI找到隐藏的血管与神经

里斯的手术床上方有两块屏幕，其中一块专门投放AI信息。手术中，AI实时读取内镜画面，快速标记出关键血管、神经，以及相对安全的切除范围。

如果把这台手术比作一场越野拉力赛，AI就是坐在副驾的“领航员”，负责引导医生安全通过每一道弯。

这套系统由UCL霍克斯研究所（Hawkes Institute）研发，运行在英伟达（NVIDIA）专为医疗设备实时AI设计的Clara IGX平台上，整个临床试验由英国国立健康与护理研究院（NIHR）等资助。

技术负责人、UCL计算机科学系机器人与人工智能副教授索菲亚·巴诺（Sophia Bano）介绍：“系统学习过数百段手术视频。我们请神经专科医生逐帧手动勾画颈内动脉等血管和神经的轮廓，再把这些‘标准答案’喂给AI。”

那么，AI“领航”到底有没有用？2024年11月，研究团队在《npj数字医学》发文给出了答案。

结果显示，在AI辅助下，医生对鞍底这一“安全入路区”的识别准确度（DICE）从70.7%提升到77.5%，具有统计学意义。在圈定安全区中心点这一关键任务上，AI辅助后，参与者几乎全部“击中靶心”。

获益最大的是年轻医生。医学生借助AI之力，识别准确度从66.2%一举跃升至78.9%，直追甚至反超部分资深医生。

此外，AI还能显著降低最危险的“假阳性”判断，避免医生错把颈内动脉区域误认为安全区而下刀。

研究还发现，同一张画面，不同医生手动勾出的范围往往对不齐，而这正是AI擅长解决的“定位”难题。经过大量训练，系统对关键结构的定位精度大幅提升，推理速度也达到了实时水平。

哈尼团队正在测试经AI系统导航的内镜下经鼻蝶窦手术。左侧屏幕紫色区域为AI标注的安全手术范围，右侧屏幕为鼻内镜图像/图源：UCL Hawkes Institute

手术刀，始终握在医生的手里

在AI的辅助下，哈尼团队成功切除了里斯的垂体瘤。

“术后醒来，我睁开眼，屋里一览无余。感觉自己拥有了360°全景视野，我已经一年多没能看得这么清楚了！”里斯回忆。术后一周，他就甩掉拐杖独立行走，术前的乏力、疲劳等症状也随之消失，视力持续改善。

这台手术引发广泛关注，很多人最关心的是：它何时能惠及更多专科、更多患者？

“答案是：早着呢。”哈尼坦言。他解释，这台手术是在临床试验框架下完成的，是相关AI系统的“首例人体应用”，它能证明这套技术路线可以在真实手术室里跑通，但还回答不了“用AI后全切率提高多少、并发症下降多少”等问题。

目前，团队正在筹备规模更大的临床试验。“我们的目标远不止给外科医生加一双眼睛。未来，这套系统还要学会实时追踪手术器械的位置，识别器械与关键组织的相互作用，为医生提供更多反馈。”

事实上，在AI辅助手术、检查这条赛道上，也活跃着中国团队的身影。

武汉大学人民医院于红刚教授团队研发的“内镜精灵”（ENDOANGEL），能实时读取内镜画面、当场提示医生。

2021年7月，《柳叶刀-胃肠病学和肝脏病学》发表了该团队一项前瞻性、单中心、随机对照研究，证实“内镜精灵”能在不延长检查时间的前提下，降低胃部肿瘤漏检率、减少不必要的活检。

复旦大学张凡、何海生团队则与附属华山医院钦伦秀、朱文伟团队合作，开发出无需注射造影剂的“组织自发荧光近红外成像技术”（TANI），并发表于《自然·生物医学工程》。它能在真实肝切除手术中实时勾勒肝细胞癌、肝转移灶的边界，为医生“点亮”肉眼难辨的肿瘤。

在索菲亚看来，AI辅助手术的价值远不止降低单台手术的风险。“AI能把顶尖外科医生几十年积累的经验，沉淀成一套可复制、可分发的系统，从而有机会缩小不同地区、不同资历医生之间最难填平的能力鸿沟。”

“AI在术中是医生的助手，而不是决策者。手术刀，始终握在人的手里。”哈尼 强调。

本文来源：医学界

责任编辑：蔡璇

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