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手术方案可以用AI全程设计了,科幻离现实还有多远?

技术原创力 ? 由注册送白菜的论坛联合海信特别策划,呈现海信在科技领域上的实践和创新。
手术方案可以用AI全程设计了,科幻离现实还有多远?
特别策划

几年前,在美国科幻大片《普罗米修斯》里,全自动手术机器人给女主做手术这一情节让不少观众印象深刻,抛开外星生物不谈,人工智能何时可以参与手术过程?无论欧美、日本还是中国,政府和企业都在不同层面上积极推动精准医疗的落地,家喻户晓的国产品牌海信其实已深耕多年。

 

海信医疗在去年组织了一次开放日,其所展示的“CAS计算机辅助手术系统”就已让人眼前一亮,该系统可以应用CT或磁共振数据,三维重建目标脏器的精细化解剖,辅助医生手术。海信计算机辅助手术系统已在国内清华长庚医院、复旦大学附属儿科医院、青岛大学附属医院等全国30多家三甲医院临床使用,完成手术已达1000余例。



在此次上海举办的医疗行业大会上,海信带来了是基于人工智能的精准数字化手术解决方案。说到这套系统开发的起因,是小儿外科领域需要极端精细化手术方案,复旦大学儿科医院的董岿然教授介绍了四例世界领先的超高难度连体婴儿分离术,也让我们领略了计算机技术与医术的结合之美。

 

在我看来有以下几个重要创新点:

 

1.  血管自动生成系统。所有医生都知道,大型手术例如肿瘤切除,系统重建等最大的难度是术中出血的问题,这是手术成功的关键。

 

通过大量影像学片子的三维重建,患者的血管可以通过算法自动生成,排除其他组织和脏器的“噪音干扰”,非常清晰地显示出来,随后可以3D打印好,以供术前的模拟与讨论。

 


2 .肿瘤边界的判断。这直接关系到肿瘤切除率和患者预后,是非常重要的实际问题。

 

如果医生切除范围不够导致部分残留,那么肿瘤复发是大概率事件;但如果因为看不清楚而过分切除重要脏器,则会严重影响功能代偿,增加大出血的概率,使患者预后情况不佳。海信医疗提供的这套最新的手术解决方案利用人工智能算法,自动地进行肿瘤边界和实际脏器判断,随后可以进行肿瘤切除范围和方案的制定。此外,我看到的一个特别有意思的词——“流域”,即按照“重要血管流过的区域”操作手术,系统可参考之前大量已完成手术的数据库,由计算机自动设计手术方案,为医生提供诊断建议。根据海信医疗手术系统诞生这一年多以来的真实统计分析和报道,在应用了系统后,肿瘤切除率上升了7%,有34%的手术方案进行了更精确更好地修正,同时相应减少了20%以上的输血率。

 

并且,这个数字化手术解决方案把各个医院在手术中涉及的如肝脏、肺等重要脏器的数据整合之后,构建了一个大型数字化器官数据库,未来这对于医学教学,临床实践和科研分析都会有非常巨大的帮助。以此核心技术为载体,提供医联体内的远程会诊与手术指导服务,不但能让基层的医生提高临床水平,也直接让患者获益。

 

3.  正在研发中的术中导航系统。虽然还没有成熟,但今天特别提到了可以应用于肺部微小病灶的活检和疑难手术过程中的指导,理论上可以边做手术边让影像系统进行智能分析,术中精确导航,大幅提高手术成功率并减少医疗意外。

 

But,我却认为故事到这里仅仅是开始。据海信医疗核心技术高管陈永建博士介绍,智能手术系统设计的方案经过不断机器学习,已经越来越完善了。

 

我们再大胆设想一下:现在已经有了高超的手术机器人如达芬奇——比人更稳定,更冷静甚至操作更精细(之前刷屏的用手术刀来剥葡萄皮和小龙虾视频就是一种炫技),所以,虽然现在是医生来操作手术机器人,那么未来当机器学习和人工智能技术更进一步,在手术前,计算机可以根据综合资料与影像重建自动设计手术方案,甚至还可以在术前模拟训练数次。工业自动化设计结合人工智能,让机器人全程自主操作,再配合术中导航系统、实时动态反馈,不断让操作愈加完善。手术全程都不需要医生参与,但是每一步动作,每一个血管的分离与脏器的缝合都可以更完美,就能够极大地降低由于医生水平或操作失误,情绪不稳等带来的手术风险。

 

复杂手术都可以如此,那么简单手术更加能够流水化“解放”医生,这很有可能会带来一种新的颠覆。

 

事实上,医学从来都是技术驱动型的领域。比如听诊器让我们识别了更多的疾病,B超X光心电图和CT等的发明,让我们的诊断能力大幅提升;比如各种新药和新的器械解决了大批患者的病痛。没有这些不断的技术进步与临床结合,即使你和病人天天面对面也无济于事。当全自动化的手术机器人可以从诊断到治疗都全面超越普通医生,还不出差错,就像阿法狗对全世界的围棋高手都百战百胜,那么对整个医疗体系的影响都是革命性的。

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