高精度、便攜式、智能化，北京協(xié)和醫院與騰訊聯(lián)合發(fā)布國產(chǎn)手術(shù)導航系統

給手術(shù)配上GPS。

7月5日，北京協(xié)和醫院聯(lián)合騰訊AI Lab，共同發(fā)布了具有完全自主知識產(chǎn)權的便攜式、智能化手術(shù)導航系統，臨床初步應用取得成功。

該系統由導航平板電腦、導航棒、深度相機等設備組成，小巧便攜，不占據手術(shù)室空間，是一款可位于頭架上的神經(jīng)外科導航系統。它具有高精度、便攜式、低成本等特點(diǎn)，就像給臨床醫生的手術(shù)配上了GPS，輔助醫生精準定位隱藏在腦組織中的病變。

目前，該產(chǎn)品已在北京協(xié)和醫院神經(jīng)外科開(kāi)展了三十余例臨床試驗，涉及腦出血、垂體腺瘤、膠質(zhì)瘤、腦膜瘤、顱咽管瘤等多種疾病。

（手術(shù)導航術(shù)中使用場(chǎng)景&系統核心組件）

北京協(xié)和神經(jīng)外科教研室主任、博士生導師王任直教授表示：“神經(jīng)外科醫生在手術(shù)時(shí)，不僅對病變定位精度要求高，同時(shí)還需要了解病變與周?chē)芎蜕窠?jīng)的關(guān)系，避免手術(shù)當中損傷這些重要的組織。過(guò)去我們只是憑著(zhù)經(jīng)驗，將病人的CT或磁共振二維影像片子重新整合在大腦中形成三維圖像。實(shí)際上，這個(gè)學(xué)習過(guò)程是非常漫長(cháng)的，需要大量長(cháng)期的經(jīng)驗積累。我們和騰訊共同研發(fā)的手術(shù)導航簡(jiǎn)單、方便、易用，可以幫助臨床醫生解決許多實(shí)際問(wèn)題。”

在我國，傳統手術(shù)導航的使用率很低，這是因為：一方面，傳統手術(shù)導航系統的核心技術(shù)、組件都依賴(lài)進(jìn)口，動(dòng)輒數百萬(wàn)的費用很難讓這項技術(shù)真正惠及基層醫院；另一方面，傳統手術(shù)導航設備體積龐大，學(xué)習、操作門(mén)檻高，使用起來(lái)耗時(shí)較長(cháng)，很難真正在急診等實(shí)際場(chǎng)景下應用。

為了從根本上解決這些問(wèn)題，方便患者在家門(mén)口接受更精準的手術(shù)治療，研發(fā)團隊歷時(shí)三年，對手術(shù)導航進(jìn)行了顛覆性的創(chuàng )新設計，不僅大幅降低了成本，更節約了準備時(shí)間，與國外產(chǎn)品相比具有同樣的精準程度，完成了手術(shù)導航系統的國產(chǎn)化替代。新型導航在具有較高精度的前提下，將其成本壓縮到傳統手術(shù)導航產(chǎn)品的十分之一，填補了國內市場(chǎng)的空白。

基于騰訊AI Lab的前沿算法能力和北京協(xié)和醫院神經(jīng)外科多年的臨床積累，國產(chǎn)手術(shù)導航系統能在術(shù)前、術(shù)中等多個(gè)環(huán)節，輔助醫生提升診療效率。

術(shù)前，基于A(yíng)I和影像技術(shù)，該手術(shù)導航系統能夠將磁共振、CT等影像自動(dòng)進(jìn)行分割重建及三維可視化處理，通過(guò)騰訊AI Lab的算法能力，一鍵生成定制化的3D“透明腦”，方便醫生制定手術(shù)計劃，向病人和家屬講解手術(shù)方案。

（術(shù)前“透明腦”生成）

整個(gè)系統集光學(xué)定位和SLAM跟蹤于一體，通過(guò)光學(xué)定位，該手術(shù)導航系統能實(shí)時(shí)跟蹤手術(shù)器械；通過(guò)實(shí)時(shí)定位技術(shù)（SLAM），系統可在無(wú)需頭架和參考架的情況下，多角度觀(guān)察病灶位置。

術(shù)中，通過(guò)SLAM跟蹤可在無(wú)需頭架和參考架情況下，實(shí)現增強現實(shí)導航。以一位膠質(zhì)瘤患者為例，醫生移動(dòng)攝像頭，系統可實(shí)時(shí)展示病人顱內的三維結構相對頭皮的位置關(guān)系，輔助醫生快速制定切口。

（術(shù)前切口制定）

借助深度相機，綜合深度學(xué)習和視覺(jué)算法，該系統能實(shí)現虛擬空間和現實(shí)空間的高精度一鍵配準，將生成的3D“透明腦”1:1與病人實(shí)際情況進(jìn)行匹配,進(jìn)行術(shù)中導航。

（術(shù)中導航）

試驗數據顯示，其配準精度可達亞毫米級。算法能力的提升，可將傳統手術(shù)導航的配準時(shí)間由傳統的近半個(gè)小時(shí)，縮短至幾秒鐘，為病人搶占寶貴的治療時(shí)機。

在實(shí)際應用場(chǎng)景中，該系統還可根據醫生需求，通過(guò)與AR眼鏡配適，對大腦進(jìn)行多視角觀(guān)察，掃除視野盲區。

未來(lái)，除了神經(jīng)外科，五官科、急診科，都可以使用手術(shù)導航系統。該系統還能用于課堂教學(xué)，提升基層醫療服務(wù)能力。

騰訊在醫療及生命科學(xué)領(lǐng)域已有多項布局。2020年疫情爆發(fā)時(shí)，騰訊AI Lab曾與鐘南山院士團隊聯(lián)合發(fā)布了一項利用AI預測COVID-19患者病情發(fā)展至危重概率的研究成果，并發(fā)表于Nature子刊。目前，騰訊正在將計算機視覺(jué)、機器學(xué)習、深度學(xué)習等技術(shù)與醫學(xué)跨界融合，輔助醫生進(jìn)行疾病篩查、診斷和治療，提高臨床醫生的診斷準確率，挽救更多患者的生命。

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