3D打印、人工智能打開(kāi)腫瘤精準(zhǔn)診療的“黑匣子”
當(dāng)前,隨著人工智能與醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的加快融合發(fā)展,醫(yī)療人工智能已經(jīng)成為一種解放臨床生產(chǎn)力的重要工具。它不僅讓醫(yī)生們從機(jī)械重復(fù)的工作中釋放出來(lái),也讓全球各地的患者享受到“人機(jī)合一”的規(guī)范化醫(yī)療服務(wù)。
尤其是在講究循證醫(yī)學(xué)的腫瘤學(xué)領(lǐng)域,人工智能正讓人們獲得更準(zhǔn)確的診斷、更規(guī)范的治療、更安全的微創(chuàng)手術(shù)以及更短的手術(shù)時(shí)間,也讓醫(yī)生面對(duì)癌癥這一醫(yī)療難題時(shí)更有信心。正如ALGOL語(yǔ)言和計(jì)算機(jī)科學(xué)的“催生者”艾倫·佩利曾經(jīng)提到的:“在人工智能上花一年時(shí)間,足以讓人相信上帝的存在。”
如何讓外科腫瘤手術(shù)更精準(zhǔn)?
一直以來(lái),在腫瘤學(xué)領(lǐng)域,要有足夠的證據(jù)支持開(kāi)刀手術(shù)才是正確的選擇。但在實(shí)戰(zhàn)之中,醫(yī)生難以對(duì)眼前的病灶進(jìn)行橫向比較,當(dāng)他們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)感覺(jué)這是可以切除的,那么就動(dòng)手了。
在這一過(guò)程中,由于無(wú)法對(duì)所有病變組織附近的血管都進(jìn)行精確定位,也無(wú)法精細(xì)地區(qū)分癌變部位與正常部位的邊界,醫(yī)生只能在手術(shù)之后,通過(guò)觀察患者后續(xù)的表現(xiàn)而得知手術(shù)進(jìn)行的成敗。
吳文韜博士曾是華西醫(yī)院的一名神經(jīng)外科醫(yī)生,談起手術(shù)經(jīng)歷,他也十分感概:“過(guò)去骨科醫(yī)生做骨瘤手術(shù)時(shí),只能在手術(shù)中憑著感覺(jué)去切,由于醫(yī)生們?cè)谟跋裆峡吹降娘@著邊界是由造影劑產(chǎn)生的,而在實(shí)際操作時(shí),肉眼是分辨不出來(lái)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(nèi)部也早已被腫瘤侵犯的。從表面上,我們看不出來(lái)任何的差別!
“原來(lái)的骨科醫(yī)生就只能?chē)L試性的切除一段,然后取切緣組織送去術(shù)中冰凍病理檢查。這個(gè)過(guò)程需要花費(fèi)半個(gè)小時(shí),待半個(gè)小時(shí)后發(fā)現(xiàn),這個(gè)切緣還有殘余的腫瘤細(xì)胞,骨科醫(yī)生就再往外切一點(diǎn)——如此這樣一步一步的往下切!
“你可以想像,第一,每次切一點(diǎn),送去冰凍就要等半個(gè)小時(shí),這個(gè)時(shí)間消耗是非常大的。第二骨創(chuàng)面的出血量大,難以止血。如果手術(shù)時(shí)間長(zhǎng),造成了各種各樣的滲血以及蒸發(fā),會(huì)讓這個(gè)病人出現(xiàn)非常大量的失血和血液濃縮,甚至導(dǎo)致肺栓塞等并發(fā)癥。所以,傳統(tǒng)骨科腫瘤手術(shù)的手術(shù)時(shí)間一般是在十個(gè)小時(shí),出血量一般是在一萬(wàn)多毫升。這類(lèi)手術(shù)只能在華西這樣的大院做,普通醫(yī)院根本不敢接。”
那么,如果我們能夠?qū)穷^組織進(jìn)行精確區(qū)分與勾畫(huà)呢?前沿科技便在這里派上了用場(chǎng)。
當(dāng)前沿科技介入手術(shù)治療
人工智能在醫(yī)學(xué)中早已有了非常廣泛的應(yīng)用,我們能夠看到面向各類(lèi)癌癥的AI技術(shù)從基層出發(fā)提高早期癌癥的發(fā)現(xiàn)率,并已取得顯著效果。但對(duì)于缺乏早癌篩查的中國(guó),仍有大量患者需要通過(guò)手術(shù)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(dān)任首席醫(yī)療官,嘗試運(yùn)用人工智能、3D打印、VR等技術(shù)輔助癌癥治療。
“腫瘤治療是一場(chǎng)拉鋸戰(zhàn)。術(shù)前規(guī)劃,術(shù)中操作,術(shù)后康復(fù),每一個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)癌癥治療至關(guān)重要。而百洋擁有集成千萬(wàn)醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的WastonforOncology(Watson腫瘤解決方案)為腫瘤治療提出解決方案及方案來(lái)源,符合循證醫(yī)學(xué),能夠?qū)δ[瘤治療制定個(gè)性化方案。其最新開(kāi)發(fā)的百洋智能影像解決方案(簡(jiǎn)稱:BSO)則可幫助醫(yī)生在術(shù)前進(jìn)行規(guī)劃,可對(duì)神經(jīng)、骨科等手術(shù)進(jìn)行術(shù)前手術(shù)計(jì)劃,術(shù)中定位導(dǎo)航,并在手術(shù)結(jié)束后進(jìn)行療效評(píng)估。”這些技術(shù)能夠顛覆性的改變外科醫(yī)生手術(shù)質(zhì)量。
“以骨瘤切除手術(shù)為例,通過(guò)B?SO的CT-MR多模態(tài)影像融合術(shù)前輔助系統(tǒng),我們可在術(shù)前通過(guò)分析影像了解腫瘤的范圍,判斷腫瘤組織與正常組織的邊界,精確判斷了手術(shù)的切除范圍。圖像上的灰色和紫色部分是手術(shù)導(dǎo)板。當(dāng)B?SO對(duì)患者骨頭進(jìn)行掃描后,便可通過(guò)3D打印技術(shù)迅速生成相應(yīng)的手術(shù)導(dǎo)板,F(xiàn)有技術(shù)之下,這一導(dǎo)板的個(gè)性化精準(zhǔn)設(shè)計(jì),針對(duì)骨頭契合的位置,大大減小外科醫(yī)生的手術(shù)難度。”
據(jù)實(shí)際操作統(tǒng)計(jì),通過(guò)BSO的術(shù)中定位導(dǎo)航技術(shù),骨瘤手術(shù)可縮短至2-3個(gè)小時(shí),相應(yīng)的出血量明顯減少,從上萬(wàn)毫升降至2-3千毫升。在這種情況下,患者無(wú)需在術(shù)后進(jìn)入ICU,相應(yīng)的醫(yī)療成本也隨之減小。
受益方不僅僅是醫(yī)生與醫(yī)院,如果醫(yī)生能在術(shù)前便把患者的腫瘤狀況以精確的影像方式表現(xiàn)出來(lái),便能更加生動(dòng)地為患者描述每一種手術(shù)方案的操作方式及對(duì)應(yīng)結(jié)果。通過(guò)這種方式,整個(gè)手術(shù)過(guò)程將更加透明,醫(yī)患共同決策也將由夢(mèng)想走向現(xiàn)實(shí)。
更為重要的一點(diǎn)在于醫(yī)療資源的賦能。過(guò)去只有華西醫(yī)院能進(jìn)行的復(fù)雜腫瘤手術(shù),如今在縣級(jí)醫(yī)院也能通過(guò)B?SO系統(tǒng)進(jìn)行,更多的普通患者也將由此重獲新生。
結(jié)構(gòu)化報(bào)告解決數(shù)據(jù)標(biāo)注問(wèn)題
研究表明,規(guī)范化治療可以有效延長(zhǎng)腫瘤患者的5年生存期。如今癌癥治療已經(jīng)進(jìn)入“慢病化”時(shí)代。但是癌癥的規(guī)范化治療在不同地區(qū)參差不齊,其中重要的一部分便是影像報(bào)告的非結(jié)構(gòu)化。
對(duì)于這一問(wèn)題,BSO系統(tǒng)整合了基于放射語(yǔ)言和知識(shí)圖譜體系的影像結(jié)構(gòu)化報(bào)告系統(tǒng),著力于解決影像科報(bào)告不規(guī)范不標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題。
為了方便醫(yī)生識(shí)別與醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí),影像結(jié)構(gòu)化報(bào)告多采取圖文并茂的方式。醫(yī)生在撰寫(xiě)報(bào)告時(shí)只需要在有問(wèn)題的地方進(jìn)行標(biāo)注,就可以直接把相應(yīng)的量化的測(cè)量結(jié)果導(dǎo)入報(bào)告。
同時(shí),這一系統(tǒng)基于影像診斷知識(shí)圖譜和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)放射語(yǔ)言體系,包含了現(xiàn)有醫(yī)療體系下的放射診斷思維邏輯,能夠自動(dòng)關(guān)聯(lián)影像數(shù)據(jù)。比如,當(dāng)醫(yī)生勾選“淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移”選項(xiàng),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)通過(guò)影像的方式表現(xiàn)展示轉(zhuǎn)移情況,并將其植入報(bào)告;而對(duì)于胃癌,該系統(tǒng)能自動(dòng)計(jì)算分期分型,填入符合國(guó)際規(guī)范的量化數(shù)值,以便于醫(yī)生準(zhǔn)確追蹤治療效果。
無(wú)遠(yuǎn)弗屆
截止4月,百洋智能科技推出BSO系統(tǒng)半年有余,已協(xié)助醫(yī)生完成一千多例神經(jīng)外科手術(shù),220例骨科手術(shù)。而在肝、胰、膽等場(chǎng)景下的相關(guān)產(chǎn)品也已成熟,并處于迅速推進(jìn)之中。
這僅僅是一個(gè)開(kāi)始,在吳文韜博士看來(lái),這套產(chǎn)品仍然不夠自動(dòng)化,還需醫(yī)生偶爾對(duì)其進(jìn)行校正,而在他的眼中,一個(gè)成熟的產(chǎn)品應(yīng)該實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化和智能化,這將是他深入研究的方向。
此外,BSO系統(tǒng)更大的價(jià)值在于提升一、二級(jí)醫(yī)院的外科醫(yī)生手術(shù)能力,并通過(guò)其可視化的報(bào)告與操作過(guò)程為醫(yī)生提供更為生動(dòng)的教學(xué)影像,從設(shè)備與人力兩個(gè)方向齊頭并進(jìn)。
對(duì)于未來(lái),吳文韜認(rèn)為手術(shù)導(dǎo)航以及手術(shù)機(jī)器人將是醫(yī)學(xué)科技發(fā)展的大方向,更為智能化的手術(shù)機(jī)器人、混合現(xiàn)實(shí)在手術(shù)中的定位導(dǎo)航都將具備非常大的市場(chǎng)。
而B(niǎo)SO作為百洋智能醫(yī)生云平臺(tái)BSmartD的一部分,未來(lái)將與Watson腫瘤解決方案、基因解決方案產(chǎn)生更為深入的聯(lián)系,或許,我們可以在未來(lái)通過(guò)AI處理基因信息,為手術(shù)制定更為詳細(xì)的規(guī)劃。畢竟在人工智能時(shí)代下,又有什么是不可能的呢?我們不妨給百洋一點(diǎn)時(shí)間。
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