给手术配上GPS 北京协和医院与腾讯联合发布国产手术导航系统

2022年07月05日 17:32 次阅读 稿源:雷锋网 条评论

7月5日,北京协和医院联合腾讯AI Lab,共同发布了具有完全自主知识产权的便携式、智能化手术导航系统,临床初步应用取得成功。该系统由导航平板电脑、导航棒、深度相机等设备组成,小巧便携,不占据手术室空间,是一款可位于头架上的神经外科导航系统。它具有高精度、便携式、低成本等特点,就像给临床医生的手术配上了GPS,辅助医生精准定位隐藏在脑组织中的病变。

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目前,该产品已在北京协和医院神经外科开展了三十余例临床试验,涉及脑出血、垂体腺瘤、胶质瘤、脑膜瘤、颅咽管瘤等多种疾病。


(手术导航术中使用场景&系统核心组件)

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:“神经外科医生在手术时,不仅对病变定位精度要求高,同时还需要了解病变与周围血管和神经的关系,避免手术当中损伤这些重要的组织。过去我们只是凭着经验,将病人的CT或磁共振二维影像片子重新整合在大脑中形成三维图像。实际上,这个学习过程是非常漫长的,需要大量长期的经验积累。我们和腾讯共同研发的手术导航简单、方便、易用,可以帮助临床医生解决许多实际问题。”

在我国,传统手术导航的使用率很低,这是因为:一方面,传统手术导航系统的核心技术、组件都依赖进口,动辄数百万的费用很难让这项技术真正惠及基层医院;另一方面,传统手术导航设备体积庞大,学习、操作门槛高,使用起来耗时较长,很难真正在急诊等实际场景下应用。

为了从根本上解决这些问题,方便患者在家门口接受更精准的手术治疗,研发团队历时三年,对手术导航进行了颠覆性的创新设计,不仅大幅降低了成本,更节约了准备时间,与国外产品相比具有同样的精准程度,完成了手术导航系统的国产化替代。新型导航在具有较高精度的前提下,将其成本压缩到传统手术导航产品的十分之一,填补了国内市场的空白。

基于腾讯AI Lab的前沿算法能力和北京协和医院神经外科多年的临床积累,国产手术导航系统能在术前、术中等多个环节,辅助医生提升诊疗效率。

术前,基于AI和影像技术,该手术导航系统能够将磁共振、CT等影像自动进行分割重建及三维可视化处理,通过腾讯AI Lab的算法能力,一键生成定制化的3D“透明脑”,方便医生制定手术计划,向病人和家属讲解手术方案。

 (术前“透明脑”生成)

整个系统集光学定位和SLAM跟踪于一体,通过光学定位,该手术导航系统能实时跟踪手术器械;通过实时定位技术(SLAM),系统可在无需头架和参考架的情况下,多角度观察病灶位置。

术中,通过SLAM跟踪可在无需头架和参考架情况下,实现增强现实导航。以一位胶质瘤患者为例,医生移动摄像头,系统可实时展示病人颅内的三维结构相对头皮的位置关系,辅助医生快速制定切口。


(术前切口制定)

借助深度相机,综合深度学习和视觉算法,该系统能实现虚拟空间和现实空间的高精度一键配准,将生成的3D“透明脑”1:1与病人实际情况进行匹配, 进行术中导航。


 (术中导航)

试验数据显示,其配准精度可达亚毫米级。算法能力的提升,可将传统手术导航的配准时间由传统的近半个小时,缩短至几秒钟,为病人抢占宝贵的治疗时机。

在实际应用场景中,该系统还可根据医生需求,通过与AR眼镜配适,对大脑进行多视角观察,扫除视野盲区。

未来,除了神经外科,五官科、急诊科,都可以使用手术导航系统。该系统还能用于课堂教学,提升基层医疗服务能力。

腾讯在医疗及生命科学领域已有多项布局。2020年疫情爆发时,腾讯AI Lab曾与钟南山院士团队联合发布了一项利用AI预测COVID-19患者病情发展至危重概率的研究成果,并发表于Nature子刊。目前,腾讯正在将计算机视觉、机器学习、深度学习等技术与医学跨界融合,辅助医生进行疾病筛查、诊断和治疗,提高临床医生的诊断准确率,挽救更多患者的生命。

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