亚毫米级!腾讯与北京协和出了一套导航系统
今天,我们与北京协和医院联合发布了一套导航系统。(导航?是我理解的那个导航吗?)
没错,就是字面意思。
北京协和医院联合腾讯AI Lab共同发布了完全自主产权的便携式智能化手术导航系统。
为医生服务,为手术导航。
因为有些手术是真的难!还非常危险!
以神经外科的手术为例(主要针对神经系统疾病):
手术部位主要在头部,手术操作的对象为大脑。大脑作为人体最复杂精密的器官,任何微小的损伤,都可能造成永久的神经功能障碍。
因此,神外医生一直在追求实施更为精准、更加微创的手术。
但目前很多医生进行神经外科手术,靠的是阅读CT、MRI(核磁共振)的平面图像,在自己脑海重建出病灶位置,凭经验进行手术,风险较高。
就像电影里的武功大侠,寻得一张藏宝图,藏宝图上只有出口和入口,但内部机关重重,即使身法走位灵活,但风险依然很大。
回到现实,那就更难了!
手术没有NG的机会,失误就是致命伤。
所以,这套系统诞生,就是让医生实时看到各种“内部机关”,帮助实现精准手术。
说了这么多,这套系统,是如何进行导航的呢?
首先:生成三维图像
这个时候,就得拿出我们的影像处理技术和AI Lab的算法能力了。
将病人的CT、MRI(核磁共振)等术前二维影像进行三维重建,实现可视化,一键便可生成个性化的3D“透明脑”。
这样一来,不但医生能够很直观地观察病灶位置,帮助定制手术计划,也方便病人理解手术方案,让医生和病人更有信心。
然后:配准三维图像
大家看画面里的绿脸(是不是有点像在敷面膜),这是系统借助深度相机,综合深度学习和传统视觉算法,将实体人脑和3D人脑,进行亚毫米级精度的1:1配准。
什么是配准?就是将3D人脑的位置、大小和实体人脑达到1:1完全吻合。(没看懂就接着往下看)
为什么要配准?3D人脑就相当于手术导航的地图,如果地图和实际场景有位置或者大小的偏差,不能做到百分之百的吻合,医生就不能精准抵达目的地(病灶),这样手术就会出现风险。
所以配准,需要做到亚毫米级。(懂了吧~)
再然后:验证三维图像配准
配准完以后,医生便拿着导航棒进行配准验证(想看哪里,就点哪里)。
注意看:医生手上的导航棒 ,正在触碰实体人脑的鼻尖、眼角等头面部的标志点,并同步观察3D人脑显示的位置是否匹配。
如果不匹配,配准便没有做到位,就不能在术中正确的导航。
最后:开启实时导航
通过光学定位、SLAM(即时定位与地图构建)等技术,系统能实时跟踪手术器械;帮助医生更准确地多角度观察病灶以及需要保护的脑组织、血管的位置。
就像真正的“导航”一样,路上(手术)的拥堵、障碍都能精准提前发现。
这样,医生在做手术的时候,便拥有了透视眼。
(模拟血肿穿刺手术)
(胶质瘤手术实景)
如此“刚需”的系统,不是今天才诞生。
早在1945年,首个有框架立体定位系统便研制成功,有框架是指将框架固定在人头上(在头上打孔,固定进颅骨)。
1986年,无框架立体导航面世,产品功能在不断完善,一直到今天,神经导航系统核心技术有了较大的发展。
但是:贵、大、难!
在国内,传统的神经导航系统核心技术、组件依赖进口,动辄上百万的费用很难让这项技术真正惠及基层医院;一些进口手术导航设备体积庞大,操作步骤繁杂,在急诊和教学场景下很难真正用到。
即使在全国三甲医院,传统手术导航的手术使用率也很低。
东西是好东西,但用到手术导航系统的医生太少了。
现在:低、小、易!
所以,为解决这些问题,我们基于腾讯AI Lab的前沿算法能力和协和医院的临床经验,自研发布了具有高精度、易操作、便携、低成本等特性的手术导航系统。
以前需要专用的导航设备现在只需要一块普通的平板即可替代,成本可以节省几十倍。
当然,目前这套系统已在北京协和医院神经外科开展了三十余临床试验。
病例涉及脑出血、垂体腺瘤、胶质瘤等5种疾病,与显微镜、内镜等器械配合应用,成功完成了各类手术。
未来,除了神经外科,这套导航系统也有希望在五官科、急诊科应用。
临床+便携+低价+易用+低门槛,这让在更多基层医院得到推广成为了可能。
北京协和神经外科教研室主任、博士生导师王任直教授表示:
接下来,我们将继续通过科技手段,为医生扫除更多“机关”,让更多患者得到更好的治疗,助力医疗普惠。
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