北京大学第三医院骨科主任、脊柱外科主任、骨与关节精准医学教育部工程研究中心主任。
主任医师，博士生导师，国家科技创新领军人才；
2023年荣耀医者金柳叶刀奖获得者；中华预防医学会脊柱疾病防治专业委员会副主任委员；北京医学会骨科分会副主任委员；中国康复医学会骨质疏松预防与康复专业委员会副主任委员；中国医疗保健国际交流促进会骨科分会副主任委员；世界脊柱外科组织AO Spine 中国区主席，脊柱领域知名期刊 SPINE 顾问编委，《中国脊柱脊髓杂志》《中国修复重建外科杂志》等期刊编委；先后承担了科技部国家重点研发计划等国家和省部级课题10 余项。在《J BONE JOINT SURG AM》等骨科领域权威期刊发表SCI 论文100 余篇，授权发明专利17 项。
我们要想解除神经压迫，首先要把骨性结构打开，例如椎板切除。椎板切除之后，才能进一步去切除神经腹侧的间盘，实现神经减压。椎板减压是脊柱外科手术的常用手段，但是操作非常危险。以前我们的工具是骨刀、锤子，手术的成功完全取决于经验和手感。比如我用锤子去敲，力量大了，会穿透椎板造成神经损伤；力量小了，就没法敲透，没办法实现椎板减压，怎么解决这个问题，临床意义重大，这促使我们开始研发机器人。
研发的过程中，我们遇到了很多挑战。当前临床常用的骨科机器人，是导航型机器人，主要是辅助确认置钉位置、调整角度。全球范围内，没有真正意义上椎板自主识切的操作系统。主要有以下两个挑战性问题：
第一个问题，精准识别椎板即将切透的状态，确保机器人在切透椎板那一刻，马上停止工作。如果不能及时停下来，就和骨刀去凿一样，有可能伤到神经；如果早早地停了，椎板又无法穿透。
第二个问题，精准地切割。患者在术中呼吸的时候，骨头会有上下的微小浮动。如何在浮动的过程中，保证切削的刀具和骨头之间没有相对位移。
2019年，我们团队承接了国家科技部重点研发计划。我们联合国内的优势单位，包括北京航空航天大学、哈尔滨工业大学等，在这两个问题上实现了突破，经过大量的实验，最终才形成了现在的椎板自主识切机器人系统。
以往底层算法是靠“力反馈”，当切透的一瞬间，阻力一下子消失，它就应该停。这个方法在大多数情况下是可行的，但精准度无法超过95%，还有5%不行，所以无法在临床上应用。最后我们通过叠加两种算法，实现了100%识别。
在此基础上，我们想要更好的效果。虽然已经能够100%地识别切透瞬间的状态，但椎板下方有可能就是神经，切透瞬间也有可能造成一点点神经干扰，尽管这种干扰会非常小。
我们就想用AI学习的方法，让它能够预测下一个动作的效果，预测到再往下切一点点，它就透了。我们通过大量的数据训练，最后能够实现87%左右的概率，在切透的下一个循环开始前，就能预知到。在100%切透识别的前提下，我们又前进了一步。
随着无痛理念的普及，很多医院都在推行无痛病房的管理理念。我们医院骨科无痛病房已运行十多年了，也积攒了一些经验。
其实不管采用哪种术式，我们只能预测患者术后的疼痛程度，是重度、中度还是轻度。比如说微创切口非常小，术后疼痛程度就会很小。不过，也有切口小，但疼痛明显的，比如颈前路手术，术中需要牵拉气管、牵拉颈前的软组织，造成术后病人颈咽部疼痛明显。疼痛最明显的还是后路手术，因为在患者改变体位时，颈椎和腰椎的受损软组织疼痛感会很重。
护士会给患者进行疼痛评分，我们根据疼痛程度，随时调整镇痛方案。我们有完整的疼痛病房管理流程，通过细节的管理，能很好地控制患者疼痛状态。
国内的脊柱外科在几个方面都有一些突飞猛进的进步。
首先，传统术式快速普及。以前大家顾虑颈椎手术风险高，截骨矫形技术难。而现在无论是颈椎病、腰椎病，包括一些骨折、畸形，我们很多医院都已经处理得非常熟练。
其次，微创化不断扩大和深化。微创化主要包括两大方面：一是内镜技术，国内的骨科内镜技术历经20年快速发展，直至站在世界的前列。我们有很多创新的术式和仪器设备，造福了患者，同时也引领了学术发展。二是国内能够熟练掌握脊柱内镜技术的医生数量多，患者群体庞大。国内很多同道办了脊柱内镜的培训班，吸引了港澳台地区，以及欧洲、北美、南美等地区医生前来学习。
再次，是智能化发展。除了刚才提到的椎板自主识切机器人，还有已经在各大医院逐渐推广和应用的定位导航型机器人。在这些先进技术的帮助下，骨科医生可以开展更加复杂的、疑难的病例，比如畸形、复杂的翻修、上颈椎的手术（包括颈椎椎弓根螺钉）。机器人系统降低了技术门槛。
最后，是个性化治疗方案。以前我们讲规范化，所有技术都应该一致，这是一个最基本的要求。同时，我们在精细化管理中也发现，病人和病人之间有一些细微差别。针对这些差别，我们制定个性化，或者是定制化的治疗策略。对于骨量不好的患者，我们使用3D打印技术打印椎体间融合器时，有多种弹性模量的方案可供选择。对于肿瘤切除后的局部缺损，我们可以3D打印不同形态的假体去适配。对于患者间不同的生理曲度，我们用规划的软件和工具，提前做好术前规划，并在术中精准实现。
我有几个感受和体会：
首先我们不是为了要做创新，为了要做转化，而去做相应的工作，而是基于临床问题，从临床出发。什么是我们临床亟待解决的，抓住临床问题，去寻找解决方案。没有成型的解决方法，或者没有成型的器械设备，我们才应该去和相应部门组成研发团队，一起去攻克难题。北京大学第三医院骨科都是基于临床需求来开展创新转化的。
过去这些年，我们在3D打印方面取得的成果有打印假体、人工椎体、关节系统，还有椎间融合器。
比如3D打印椎间融合器，我们团队发现，随着人口老龄化深入，很多患者都是骨质疏松很重的老年病人。在做融合器植入的时候，如果融合器的强度远超过椎体的强度，就容易导致椎体终板的骨折、塌陷。我们就和很多团队一起合作，最后我们不仅把弹性模量降下来了，还设计了不同梯度的弹性模量供临床选择。
同时问题又来了，怎样能知道患者骨质量的状态呢。所以我们又研发了基于CT值的诊断标准和诊断分级，然后又开发了软件，能够精准评估患者终板的骨质量。
医工创新合作首先要先合作，然后才可能创新。在合作过程中，工程师有工程师的语言，医生有医生的语言，研究院的科研人员有他们的语言。三个团队相互理解、相互配合，又能够责任、权利分明，这是创新转化的重要保障。
