3D打印、人工智能打開腫瘤精準診療的“黑匣子”

當前,隨著人工智能與醫療產業的加快融合發展,醫療人工智能已經成為一種解放臨床生產力的重要工具。它不僅讓醫生們從機械重複的工作中釋放出來,也讓全球各地的患者享受到“人機合一”的規範化醫療服務。

尤其是在講究循證醫學的腫瘤學領域,人工智能正讓人們獲得更準確的診斷、更規範的治療、更安全的微創手術以及更短的手術時間,也讓醫生面對癌症這一醫療難題時更有信心。正如ALGOL語言和計算機科學的“催生者”艾倫·佩利曾經提到的:“在人工智能上花一年時間,足以讓人相信上帝的存在。”

如何讓外科腫瘤手術更精準?

一直以來,在腫瘤學領域,要有足夠的證據支持開刀手術才是正確的選擇。但在實戰之中,醫生難以對眼前的病灶進行橫向比較,當他們根據經驗感覺這是可以切除的,那麼就動手了。

在這一過程中,由於無法對所有病變組織附近的血管都進行精確定位,也無法精細地區分癌變部位與正常部位的邊界,醫生只能在手術之後,通過觀察患者後續的表現而得知手術進行的成敗。

吳文韜博士曾是華西醫院的一名神經外科醫生,談起手術經歷,他也十分感概:“過去骨科醫生做骨瘤手術時,只能在手術中憑著感覺去切,由於醫生們在影像上看到的顯著邊界是由造影劑產生的,而在實際操作時,肉眼是分辨不出來邊界的。就觀察而言,明顯隆起的地方必然是腫瘤,但是周邊許多看似健康骨頭,內部也早已被腫瘤侵犯的。從表面上,我們看不出來任何的差別。”

“原來的骨科醫生就只能嘗試性的切除一段,然後取切緣組織送去術中冰凍病理檢查。這個過程需要花費半個小時,待半個小時後發現,這個切緣還有殘餘的腫瘤細胞,骨科醫生就再往外切一點——如此這樣一步一步的往下切。”

“你可以想像,第一,每次切一點,送去冰凍就要等半個小時,這個時間消耗是非常大的。第二骨創面的出血量大,難以止血。如果手術時間長,造成了各種各樣的滲血以及蒸發,會讓這個病人出現非常大量的失血和血液濃縮,甚至導致肺栓塞等併發症。所以,傳統骨科腫瘤手術的手術時間一般是在十個小時,出血量一般是在一萬多毫升。這類手術只能在華西這樣的大院做,普通醫院根本不敢接。”

那麼,如果我們能夠對骨頭組織進行精確區分與勾畫呢?前沿科技便在這裡派上了用場。

人工智能在醫學中早已有了非常廣泛的應用,我們能夠看到面向各類癌症的AI技術從基層出發提高早期癌症的發現率,並已取得顯著效果。但對於缺乏早癌篩查的中國,仍有大量患者需要通過手術的方式獲取治療。

所以,吳文韜博士選擇加入百洋智能科技,擔任首席醫療官,嘗試運用人工智能、3D打印、VR等技術輔助癌症治療。

“腫瘤治療是一場拉鋸戰。術前規劃,術中操作,術後康復,每一個環節都對癌症治療至關重要。而百洋擁有集成千萬醫學數據的Waston for Oncology(Watson腫瘤解決方案)為腫瘤治療提出解決方案及方案來源,符合循證醫學,能夠對腫瘤治療制定個性化方案。其最新開發的百洋智能影像解決方案(簡稱:BïSO)則可幫助醫生在術前進行規劃,可對神經、骨科等手術進行術前手術計劃,術中定位導航,並在手術結束後進行療效評估。”這些技術能夠顛覆性的改變外科醫生手術質量。

“以骨瘤切除手術為例,通過BïSO的CT-MR多模態影像融合術前輔助系統,我們可在術前通過分析影像瞭解腫瘤的範圍,判斷腫瘤組織與正常組織的邊界,精確判斷了手術的切除範圍。圖像上的灰色和紫色部分是手術導板。當BïSO 對患者骨頭進行掃描後,便可通過3D打印技術迅速生成相應的手術導板。現有技術之下,這一導板的個性化精準設計,針對骨頭契合的位置,大大減小外科醫生的手術難度。”

3D打印、人工智能打開腫瘤精準診療的“黑匣子”

據實際操作統計,通過BïSO的術中定位導航技術,骨瘤手術可縮短至2-3個小時,相應的出血量明顯減少,從上萬毫升降至2-3千毫升。在這種情況下,患者無需在術後進入ICU,相應的醫療成本也隨之減小。

受益方不僅僅是醫生與醫院,如果醫生能在術前便把患者的腫瘤狀況以精確的影像方式表現出來,便能更加生動地為患者描述每一種手術方案的操作方式及對應結果。通過這種方式,整個手術過程將更加透明,醫患共同決策也將由夢想走向現實。

更為重要的一點在於醫療資源的賦能。過去只有華西醫院能進行的複雜腫瘤手術,如今在縣級醫院也能通過BïSO系統進行,更多的普通患者也將由此重獲新生。

結構化報告解決數據標註問題

研究表明,規範化治療可以有效延長腫瘤患者的5年生存期。如今癌症治療已經進入“慢病化”時代。但是癌症的規範化治療在不同地區參差不齊,其中重要的一部分便是影像報告的非結構化。

對於這一問題,BïSO系統整合了基於放射語言和知識圖譜體系的影像結構化報告系統,。著力於解決影像科報告不規範不標準問題。

為了方便醫生識別與醫學生學習,影像結構化報告多采取圖文並茂的方式。醫生在撰寫報告時只需要在有問題的地方進行標註,就可以直接把相應的量化的測量結果導入報告。

3D打印、人工智能打開腫瘤精準診療的“黑匣子”

同時,這一系統基於影像診斷知識圖譜和國際標準放射語言體系,包含了現有醫療體系下的放射診斷思維邏輯,能夠自動關聯影像數據。比如,當醫生勾選“淋巴結轉移”選項,系統會自動通過影像的方式表現展示轉移情況,並將其植入報告;而對於胃癌,該系統能自動計算分期分型,填入符合國際規範的量化數值,以便於醫生準確追蹤治療效果。

無遠弗屆

截止4月,百洋智能科技推出BïSO系統半年有餘,已協助醫生完成一千多例神經外科手術,220例骨科手術。而在肝、胰、膽等場景下的相關產品也已成熟,並處於迅速推進之中。

這僅僅是一個開始,在吳文韜博士看來,這套產品仍然不夠自動化,還需醫生偶爾對其進行校正,而在他的眼中,一個成熟的產品應該實現完全的自動化和智能化,這將是他深入研究的方向。

此外,BïSO系統更大的價值在於提升一、二級醫院的外科醫生手術能力,並通過其可視化的報告與操作過程為醫生提供更為生動的教學影像,從設備與人力兩個方向齊頭並進。

對於未來,吳文韜認為手術導航以及手術機器人將是醫學科技發展的大方向,更為智能化的手術機器人、混合現實在手術中的定位導航都將具備非常大的市場。

而BïSO作為百洋智能醫生雲平臺BSmartD的一部分,未來將與Watson腫瘤解決方案、基因解決方案產生更為深入的聯繫,或許,我們可以在未來通過AI處理基因信息,為手術制定更為詳細的規劃。畢竟在人工智能時代下,又有什麼是不可能的呢?我們不妨給百洋一點時間。


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