三維導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)于很多醫(yī)生來(lái)說(shuō)都不算陌生,，它能將人體內(nèi)多個(gè)器官和組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行立體重現(xiàn)，從而令很多醫(yī)療操作更加簡(jiǎn)便,、精準(zhǔn),。然而，若三維重建這個(gè)關(guān)鍵步驟需由國(guó)外同行完成,，我國(guó)學(xué)者的相關(guān)科研就會(huì)受到各種各樣的束縛,。因此，解放軍總醫(yī)院梁萍教授及其團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)6年自主研發(fā)的三維可視化導(dǎo)航系統(tǒng),，理應(yīng)引起許多國(guó)內(nèi)同行的關(guān)注,。

  復(fù)雜計(jì)算讓機(jī)器做

  解放軍總醫(yī)院介入超聲科研發(fā)的腫瘤消融治療三維可視化導(dǎo)航系統(tǒng)，近日已完成成果轉(zhuǎn)化走進(jìn)臨床,。

  從臨床應(yīng)用看,，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了腫瘤消融術(shù)前的精確規(guī)劃、術(shù)中適時(shí)導(dǎo)航和術(shù)后良好評(píng)估,。

  該系統(tǒng)可根據(jù)患者CT或MRI影像資料,，在數(shù)分鐘內(nèi)還原成彩色人體三維可視化立體圖像，清晰顯示埋在臟器深部的腫瘤及其與周邊血管,、胃腸等結(jié)構(gòu)的關(guān)系,。接下來(lái)，該系統(tǒng)會(huì)在后臺(tái)對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行處理,，將腫瘤體積,、腫瘤與周?chē)匾鞴俚目臻g位置距離、完全覆蓋腫瘤所需要的多針熱場(chǎng)組合方式等數(shù)據(jù)迅速計(jì)算出來(lái),，幫助醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃,，以三維立體的視圖模式將規(guī)劃的進(jìn)針點(diǎn)、進(jìn)針角度，以及進(jìn)針次數(shù)等重要信息呈現(xiàn)給術(shù)者,。而以往這些從二維影像資料到三維立體模型的轉(zhuǎn)化過(guò)程只能由醫(yī)生根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在大腦中想象,，年輕醫(yī)生只能望而卻步。該團(tuán)隊(duì)前期研究結(jié)果表明,，三維可視化系統(tǒng)在肝臟及腎臟>3cm腫瘤的治療中可以提升手術(shù)醫(yī)生的信心,，合理規(guī)劃手術(shù)方案，提高首次治療成功率和技術(shù)有效率,，降低腫瘤局部進(jìn)展率,。

  “當(dāng)太多的事情只能由有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生才能完成時(shí)，就意味著這項(xiàng)技術(shù)的門(mén)檻過(guò)高,，同時(shí)在不同醫(yī)生之間治療效果也必然會(huì)存在很大差距,，影響其規(guī)范推廣。”該研發(fā)團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人,、解放軍總醫(yī)院介入超聲科梁萍教授說(shuō),，“所以我們的三維導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)臨床的主要貢獻(xiàn)是能夠幫助醫(yī)生降低操作難度，縮小不同醫(yī)生治療效果的差距,。”

  不讓源代碼束縛我們

  早在2009年,，梁萍教授就敏銳地發(fā)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)在臨床發(fā)展中日益重要的地位，而當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)在醫(yī)學(xué)三維可視化系統(tǒng)的研究尚屬空白,，國(guó)外研究剛起步,，軟件價(jià)格昂貴、缺乏通用接口,、臨床實(shí)用性差,。于是，他們以影像工程實(shí)驗(yàn)室為依托,，組建研發(fā)團(tuán)隊(duì),，從源代碼的書(shū)寫(xiě)開(kāi)始，嘗試搭建三維可視化系統(tǒng)框架,。

  在梁萍教授看來(lái),，三維可視化導(dǎo)航系統(tǒng)在臨床科研領(lǐng)域擁有巨大潛力。以往沒(méi)有我們自主研發(fā)的三維可視化系統(tǒng)時(shí),，我國(guó)醫(yī)生要想通過(guò)三維建模系統(tǒng)了解患者病變的立體構(gòu)造,，往往需要將患者的CT、核磁等影像資料傳輸給國(guó)外專(zhuān)業(yè)的三維建模公司或團(tuán)隊(duì),，然而受費(fèi)用限制,，醫(yī)生最終只能拿到有限的信息，真正具有研究?jī)r(jià)值的源代碼都要留給他人,。

  要想提高科研團(tuán)隊(duì)在軟件開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的自主創(chuàng)新能力和競(jìng)爭(zhēng)力,，就必須擁有一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的源代碼,，只有這樣才能在此后的科研當(dāng)中掌握主動(dòng)權(quán)以及擁有核心開(kāi)發(fā)能力，才能在軟件系統(tǒng)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)當(dāng)中占領(lǐng)先機(jī),。自主掌握軟件的源代碼，了解軟件的基本原理,，可以針對(duì)不同病例的治療需求對(duì)軟件的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié),；可以根據(jù)臨床需求在原來(lái)的基礎(chǔ)上對(duì)軟件進(jìn)行更新升級(jí)，改進(jìn)或增加新功能模塊,；可根據(jù)需求,，研發(fā)與其他科研軟件的接口，擴(kuò)大軟件的應(yīng)用范圍,，提高應(yīng)用效率,，使三維可視化平臺(tái)具有可持續(xù)發(fā)展性，以適應(yīng)臨床醫(yī)學(xué)的飛速發(fā)展,，解決新問(wèn)題,。

  梁萍教授說(shuō)：“沒(méi)有源代碼，我國(guó)醫(yī)生要想開(kāi)展相應(yīng)的臨床研究幾乎不可能,，而大量患者的臨床資料中必然蘊(yùn)藏著值得我們挖掘的科研信息,。因此，我們需要從源代碼開(kāi)始研發(fā)三維可視化平臺(tái),，才有可能開(kāi)發(fā)我國(guó)豐富的臨床資源這個(gè)寶藏,。”

  跨界研發(fā)未必很難

  目前，在“國(guó)家科技支撐計(jì)劃”,、“國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目”的資助下,，梁萍團(tuán)隊(duì)研發(fā)的三維可視化導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了智能化，但在研發(fā)者眼中它還有值得繼續(xù)完善的地方,。比如,，尚有腫瘤空間定位、腫瘤消融邊界準(zhǔn)確判識(shí)以及多模態(tài)影像融合介入手術(shù)規(guī)劃等基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題等待解決,。針對(duì)這些問(wèn)題,，梁萍及其團(tuán)隊(duì)對(duì)未來(lái)的研發(fā)方向做出了初步設(shè)想，如提高腫瘤空間定位準(zhǔn)確性,，提高手術(shù)規(guī)劃的科學(xué)性,，提高手術(shù)導(dǎo)航精準(zhǔn)性，優(yōu)化手術(shù)導(dǎo)航理論方法等,。

  梁萍教授說(shuō)：“由于這一系列研究涉及領(lǐng)域已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了醫(yī)學(xué),，因此我們?cè)谘邪l(fā)之初就克服各種困難，為團(tuán)隊(duì)集納了計(jì)算機(jī),、數(shù)學(xué)等專(zhuān)業(yè)的研發(fā)人員,，同時(shí)也與很多高校的科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行合作,，才使這項(xiàng)跨界研究得到順利推進(jìn)。很多人覺(jué)得跨界研究很困難,，其實(shí)只要找到最優(yōu)秀的專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì),，或者直接將優(yōu)秀人才納入科研團(tuán)隊(duì)，大家各司其職完全可以實(shí)現(xiàn)共同的目標(biāo),。”目前該團(tuán)隊(duì)合作的高校主要有清華大學(xué),、浙江大學(xué)、北京理工大學(xué)等,，這些高校在不同領(lǐng)域所做的相關(guān)研究是推動(dòng)整個(gè)研發(fā)過(guò)程的基礎(chǔ),。

  合作者說(shuō)：

  珠海和佳醫(yī)療設(shè)備股份有限公司 陳慶輝

  梁萍教授及其團(tuán)隊(duì)從2009年著手研發(fā)，到2012年軟件系統(tǒng)各項(xiàng)功能的逐步完善,，再到2014年實(shí)現(xiàn)三維可視化平臺(tái)系統(tǒng)與智能化微波儀對(duì)接,，已獲得發(fā)明專(zhuān)利9項(xiàng)。作為企業(yè),，我們非常榮幸能夠在2014年底與這個(gè)出色的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行合作,。通過(guò)與臨床工作者的密切溝通，將團(tuán)隊(duì)的研發(fā)成果順利轉(zhuǎn)化為貼近臨床的產(chǎn)品,，我們的合作順利進(jìn)行與以下兩個(gè)原因密不可分,。

  首先，該團(tuán)隊(duì)在此領(lǐng)域具有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位,，他們?cè)谂R床,、科研上具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，能夠提出滿(mǎn)足臨床需要的關(guān)鍵需求,，給企業(yè)工程人員指明研發(fā)生產(chǎn)的方向,。在與他們的合作交流中，工程技術(shù)人員能夠整合現(xiàn)有的工程技術(shù)資源,，研究亟待解決的工程技術(shù)難題,，開(kāi)發(fā)出真正貼合臨床的醫(yī)療產(chǎn)品。

  其次,，該團(tuán)隊(duì)能夠積極與知名高等院校,、醫(yī)療機(jī)構(gòu)展開(kāi)“理、工,、醫(yī)”結(jié)合的全面合作,，整合各方資源，各取所長(zhǎng),，用數(shù)學(xué),、物理方法解決工程技術(shù)中的難題，更快,、更好地達(dá)到資源的合理利用,，研發(fā)出具有高科技含量的實(shí)用性產(chǎn)品,。