张衡1,2，马晓东1，王家芹3，官建中1，李宽新1，赵建宁2，周建生1
1.蚌埠医学院第一附属医院骨科组织移植安徽省重点实验室（安徽蚌埠233004）
2.南京大学医学院附属金陵医院骨科（南京210002）
3.蚌埠医学院生命科学学院（安徽蚌埠233030）
通信作者：赵建宁，Email：zhaojianning.0207@163.com；周建生，Email：zhoujs12399@163.com
关键词：人工智能；机器学习；创伤救治；预测模型；手术机器人
引用本文：张衡,马晓东,王家芹,等.人工智能技术在创伤救治中的应用与研究进展.中国修复重建外科杂志,2023,37(11):1431-1437.doi:10.7507/1002-1892.202308003
摘要
目的综述人工智能（artificialintelligence，AI）技术在创伤救治中的应用与研究进展。
结论AI技术在创伤救治中具有广泛应用前景，但是目前尚处于探索和发展阶段，仍存在历史数据偏差、应用条件限制、伦理和道德问题有待解决。
正文
近年来，随着工农业、交通运输业及体育等行业的迅猛发展，各种原因造成的创伤日趋增多。由于致伤因素多元化，损伤机制愈发复杂，临床医生面临着复杂创伤救治[1]。据统计，我国每年因创伤就医的患者高达6200万人次，创伤致死人数达70万～80万人次，约占死亡总人数的9%，是第5位死亡原因[2]。传统创伤救治模式注重人员分工、急救流程、医疗设备和技术的应用，以及专业团队的合作，存在转移程序复杂、诊断和评估延误、人员和资源有限等多个弊端。为了提高创伤救治效率、优化创伤救治诊疗流程、改善预后[3]，传统创伤救治模式亟待创新和突破。
目前，AI技术在创伤救治中的应用与研究进展主要集中在手术机器人和创伤后应激障碍（post-traumaticstressdisorder，PTSD）风险转归预测，但鲜有学者围绕AI技术在一体化创伤救治系统中的应用展开深度探讨。本文将从AI技术在院前援助、院内急救、PTSD风险转归预测中的应用现状三方面进行阐述，旨在提高医护人员对创伤救治中AI技术应用的认知，为该技术应用于创伤救治提供参考。
1AI技术在院前援助中的应用
1.1创伤预测
创伤预测是利用临床数据（如生理参数、病史等）、影像学和生化检验等手段，结合AI、机器学习算法等技术，对患者可能出现的创伤进行预测和评估[5]。通过分析患者数据，建立预测模型，并根据此模型预测患者未来发生创伤的可能性，有助于提前采取预防措施，降低患者因意外事件受伤或死亡的风险。在高风险群体，如老年人、心血管病患者、呼吸系统疾病患者等，通过对患者数据进行监测和分析，可以及时预测可能出现的创伤情况，并采取相应的预防措施，以提高治疗效果并减少并发症的发生。
1.2创伤援助
2AI在院内急救中的应用
创伤患者院内急救风险高、工作量大，临床医师面临巨大的劳动强度和工作压力。AI技术可以通过分析和挖掘临床及医学数据库，进行自动化诊断和治疗，从而帮助医务人员更快地做出正确的诊断和治疗决策[12]，保证危重患者的最佳救治时机，对于伤情转归至关重要。
2.1创伤诊断
2.2创伤治疗
临床救治创伤患者时，在明确诊断后基于患者生命体征等实际情况准确选择手术路径是核心问题，手术机器人系统为解决该问题提供了方案。理想的手术机器人系统应对手术目的有一定“理解”并能识别手术必要信息，包括手术环境、计划和目标，提高切割和缝合准确性，并计划和指导整个手术[20]。深度学习在创伤骨科救治方面展示出良好的应用效果。Ryan等[21]探讨了基于“主动约束”概念的骨科系统Arthrobot用于人工全髋关节置换术的临床疗效，结果表明机器人辅助下假体植入精准性和安全性得到提高，早期疗效满意。Li等[22]比较了传统荧光透视辅助经皮骶髂关节螺钉植入术与TiRobot机器人辅助螺钉植入术疗效，结果显示机器人辅助螺钉植入准确率更高，且螺钉调整次数更少。Sutherland等[23]评估了NeuroArm系统对神经外科手术的图像导航效能，发现整个系统对MRI成像无干扰，并可完成多维动作，有望减少创伤，缩短术后恢复期。
单端口腹腔镜手术是由单一创口向腹腔置入多个器械开展手术，相比传统多孔腔镜手术具有更微创、恢复快等优点[30]。2015年，Tsuda等[31]报道使用达芬奇单端口系统进行胃肠道手术。术中该系统能进入狭窄的工作空间，同时保持高质量视觉、精度和控制，但是与传统腹腔镜手术相比价格昂贵。2017年，Funk等[32]采用FlexRoboticSystem（MedRobotics公司，美国）的“蠕动技术”实现无创伤的经口声门上喉切除术和全喉切除术，该系统灵活的铰接式内窥镜实现了无创伤手术。2022年，Samalavicius等[33]报道使用SenhanceTM外科手术机器人系统（TransEnterix公司，美国）进行结直肠手术安全可行。同时，该系统采用了标准可重复使用的器械和开放平台架构战略，有效降低了机器人手术费用。
除此以外，创伤研究和使用最广泛的技术是CT、MRI和超声成像[34]。在创伤外科中，可视化导航是非常重要的一项技术，与MRI、CT等影像相结合，可以更精确定位并切除损伤部位，最大程度保留正常组织。“天玑”手术导航系统最大优点是可以进行术中导航，根据患者实际情况进行快速三维重建，并自动调整手术路线[35]。
随着手术机器人的发展，智能数字手术室对手术医疗设备进行高度集合与集成，可以在实际设备操作之前，用于医生计算机辅助培训、手术初步规划、后期分析和模拟。2023年，Prokhorenko等[36]开发了原型机器人接口实施方案，使KUKALBRMed14R820医疗机器人能够使用FRI协议进行操作，并在真实设备及其数字孪生体上进行实验。随着生物仿生学、材料科学等交叉学科的不断发展，未来将出现更为先进和高效的手术机器人，并逐步实现自主完成复杂、危险和特殊手术的目标。见表1。
4AI技术在创伤救治中的局限性
5总结与展望
自AI技术初次应用于创伤救治已有40余年历史，从救援现场到医院手术室，在其辅助下创伤救治更加高效、准确、快速。应急救援体系在近年来也迅速发展，成为创伤救治的重要组成部分。应用数据挖掘和大数据技术分析得到的各种创伤救援模型，在灾难救援现场对困难区域进行的探测以及信息收集，使得救援人员能够更加高效地进行救援操作，从而为各类创伤救援提供更加精准、快速的支持，减少患者损失。在医院手术室，智慧医疗将空间立体导航技术、计算机图像处理和临床实践相结合，为医生提供更准确可靠的支持[42]。基于患者影像数据，通过深度学习等技术进行的自动诊断和分析，能帮助医生对患者进行更精准的诊断和治疗。通过分析大量患者数据，建立预测模型，AI技术还可以帮助医生更加准确地预测患者康复情况和生存率。同时，AI技术还可以为医生提供一些决策的支持，帮助医生更加客观地评估患者病情、规划手术方案、辅助手术，保证手术的成功率和安全性。见图1。
通信作者
周建生，教授，主任医师，国务院政府特殊津贴专家，安徽省骨关节病诊疗中心主任，《中华解剖与临床杂志》总编辑。安徽省医学会骨科分会前任主任委员，中国医师协会关节外科工作委员会常务委员，中华医学会骨科学会关节外科学组委员，国际矫形与创伤学会（SICOT)关节外科委员会委员，《中国修复重建外科杂志》第四、五届编委。在国内外专业学术期刊发表论文100余篇，主编、参编专著8部，获安徽省科技进步一等奖1项，安徽省科技进步三等奖1项，安徽省科学技术奖二等奖1项。先后被评为安徽省第一层次跨世纪学术技术带头人，安徽省教育厅重点学科带头人，安徽省卫生厅临床医学重点学科带头人，全国百名优秀医生，卫生部有突出贡献的中青年专家，全国五一劳动奖章获得者。从事骨科临床工作40年以来，在处理各种疑难复杂骨科疾病方面积累了丰富经验，专长于复杂的人工关节置换与翻修手术，骨缺损、骨坏死、骨关节疾病修复重建手术。
第一作者
张衡，医学博士，副教授，硕士研究生导师。安徽省第一届卫生健康骨干人才，安徽省医学会医学科技专家库中青年突出专家，美国匹兹堡大学运动医学中心访问学者。任中国中药协会骨伤科药物研究会全国青年委员，中国中医药促进会骨伤科分会足踝专委会委员，安徽省微创医学会理事，安徽省医学会骨科分会创新转化与人工智能学组委员，安徽省医师协会骨科分会关节学组委员，蚌埠市医学会骨科学分会委员兼秘书，《中国修复重建外科杂志》青年编委，OrthopaedicSurgery、CellDeathandDisease、ScientificReports、《中国组织工程研究》审稿专家兼医工融合联盟委员等职务。曾荣获2020年医学3D打印技术与临床应用创新大赛全国一等奖、第一届中华骨科医师规范化病例大赛安徽赛区一等奖、第二季中国骨科好医生读片大赛安徽赛区一等奖。主持省部级课题1项、市厅级课题3项。多次应邀在国内外重大学术会议上进行大会发言。以第一作者或通讯作者发表学术论文20余篇，其中SCI9篇。获国家专利5项。擅长骨与关节疾病的诊治，对髋、膝关节精准置换、关节镜技术有较深入的研究。
参考文献：略
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