多伦多大学健康网络（UHN）的普通外科医生兼外科AI研究学院主任阿明·马达尼博士（Dr. Amin Madani）在其职业生涯中一直致力于改进手术，使患者和外科医生受益。在攻读外科教育博士学位期间，马达尼博士旨在了解手术室中错误是如何发生的，以及哪些特性和行为定义了顶级外科医生。“很长一段时间里，我一直在努力描绘这一点，”他说，“这不仅仅是关于拥有稳定的手，而是关于他们如何使用大脑和做出决策。”
随着技术能力和可访问性的进步，马达尼博士意识到有令人兴奋的机会可以利用计算机大脑或人工智能（AI）来增强外科医生的技能。“我遇到了一些从事计算机视觉AI研究的人，他们开始关注我的工作，从那时起，我的研究方向发生了彻底的变化，”他说，“其余的就是历史了。”
尽管UHN以其处理全国最复杂手术的能力而闻名，但即使是常规手术的并发症实际上也相当常见。“平均而言，全世界大约5%的手术——无论哪个亚专科或世界哪个地方——都会出现并发症，”马达尼博士说，“当你查看导致这些并发症的原因时，通常是可预防的判断失误，或决策不当，或外科医生没有意识到自己切错了位置。”
这些问题往往不是由于缺乏技能或专业知识，而是人类局限性所致，如视野范围有限和每个患者的解剖结构独特，尽管人体解剖学通常是一致的。“AI可以像决策支持系统一样，”他说，“例如，它可以像外科医生的GPS，提供额外的眼睛确保你不会切错地方。”
在UHN，拥有加拿大最大的外科项目——斯普罗特外科系，马达尼博士正与包括计算机和软件工程师在内的跨学科专家团队合作，将AI增强手术从概念变为现实。他已经推出了第一个原型，该原型使用AI实时提供安全解剖的信息，目前正在进行初步临床试验以确认其益处。“目前，我们已经开始使用AI辅助乳腺癌手术、胆囊手术和结直肠手术，”马达尼博士说，“我们必须确保这一切都做得正确，改善患者预后，并提供证据证明它有效。有很多研究问题需要回答，从可行性到工作流程的问题，比如‘这项技术是否能改善这种特定类型的手术？’但从概念验证的角度来看，我们已经看到AI确实能做我们训练它去做的事情。”
“我的梦想是有一天我们可以建立一个全球数据基础设施，可以在任何时间、任何地点创建算法并传播它们，”马达尼博士说。
虽然世界可能还需要一段时间才能体验到马达尼博士增强手术的好处，但走进他的手术室，你可能会瞥见未来的景象。“我知道人们可能会想到手术室里的机器人，但实际上它只是一段软件，”马达尼博士说，“这是一个接收数据输入的AI算法，然后输出你训练它进行的解释或预测。”
虽然听起来很简单，但马达尼博士表示，将AI引入实际临床环境具有挑战性。“这类似于我最近购买新车的经历，我不习惯所有不同的警报和警告信号，”他说。既然已经证明AI手术是可能的，马达尼博士现在的工作是让技术适应外科医生的工作方式。“我们正在尝试找出如何在适当的时间提供正确的指导、警告信号和信息，而不干扰手术，”他说。
随着团队学习更多，这可能会采取不同的形式。“我们的工程师目前创建的原型是即插即用的解决方案，你可以将软件插入手术室，它将在手术过程中为你提供支持，”马达尼博士说，“在这种情况下，我们正在训练AI观察手术区域并对手术解剖结构进行解释，比如‘这是关键解剖结构，要小心。’”
“我们在谈论的是微创腹腔镜手术，我们将摄像头放入体内进行手术。视频流是AI的输入，然后它在屏幕上为我们提供建议，”他说。
虽然通过AI增强手术有可能改善加拿大患者的护理，但马达尼博士的希望是，随着时间的推移，这些好处将更加广泛。特别是，他希望借助AI指导，偏远地区的外科医生能够扩大他们提供的治疗种类。“在UHN工作时，如果我需要第二意见，我可以联系世界专家，”马达尼博士说，“我可以直接打电话，如果他们不在隔壁房间的话。” 这是他希望普及的专业知识。“我的梦想是有一天我们可以建立一个全球数据基础设施，可以在任何时间、任何地点创建算法并传播它们，”他说。例如，一位在深夜工作的偏远地区外科医生需要第二意见时，可以利用指导或支持，确保不会引起并发症。
如果这一切听起来很酷，值得注意的是，马达尼博士本人也被这一潜力所震撼。“几年前，当我第一次看到我们开发的原型时，我的妻子拍了一段视频。我当时震惊得差点从椅子上摔下来！”他说。
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