英語中(zhong)有句(ju)俗語——“It’s not brain surgery”（又不是腦科手術(shu)），用來形容某件事(shi)做起來(lai)很容易(yi)。確實，神經外(wai)科是難(nan)度最(zui)高的手術之一，關乎(hu)生(sheng)死存亡。

不(bu)少發達國(guo)家和地(di)區(qu)的神經(jing)外(wai)科醫生多(duo)年來都在使用手(shou)術(shu)(shu)導(dao)航系(xi)(xi)統(tong)輔(fu)助來完(wan)成復雜的神經(jing)外(wai)科手(shou)術(shu)(shu)，借以降低患者(zhe)面臨的風險。盡管(guan)相關技術(shu)(shu)優(you)勢明顯(xian)，但由于設備和成本問題，手(shou)術(shu)(shu)導(dao)航系(xi)(xi)統(tong)在中國(guo)并不(bu)常見。

相關核心技(ji)術和組件(jian)依賴進口(kou)，價格(ge)高昂，國內(nei)的(de)許多(duo)醫院未必能(neng)夠(gou)負擔(dan)。而且，學(xue)習如何操作進口(kou)的(de)手術導(dao)航(hang)(hang)設備既費(fei)力又費(fei)時(shi)，使得手術導(dao)航(hang)(hang)系統更加難(nan)以普及。

研發低(di)成本、高精準度的(de)手(shou)術導航系統

今年早些(xie)時候，這(zhe)類復雜手術(shu)找到了解(jie)決(jue)之(zhi)道。北京協和醫院聯合騰訊AI Lab，共同發布了具有完全自主知識(shi)產(chan)權的手術導航(hang)(hang)系統(tong)，該系統(tong)由導航(hang)(hang)平板(ban)電(dian)腦、導航(hang)(hang)棒(bang)、深度感(gan)測相機等設備組成，可安裝在手術頭(tou)架上(shang)。

該國產(chan)系統歷(li)時(shi)三年研發完成，成本僅為進口(kou)產(chan)品的十分之一，同(tong)時(shi)具(ju)有較高精度。

北京協和醫院(yuan)神經外科教研室主任王任直教授表示：“該(gai)系統(tong)具有精(jing)準度高(gao)、便(bian)攜、成本低等(deng)特點，可提(ti)供實時的大(da)腦(nao)數字(zi)地圖，進行術中導(dao)航，顯著提(ti)高(gao)手術可靠性。”

目(mu)前(qian)，北京協和(he)醫(yi)院已(yi)使(shi)用(yong)該系統開展了(le)三(san)十余例臨(lin)床試驗，涉(she)及腦(nao)出血(xue)、垂體(ti)腺瘤(liu)、膠質瘤(liu)、腦(nao)膜(mo)瘤(liu)、顱咽管(guan)瘤(liu)和(he)其他(ta)腦(nao)部相關(guan)腫瘤(liu)。醫(yi)生在做這些(xie)手術時，不僅必須對病灶進行精確定(ding)位，同(tong)時還需要非常小(xiao)心，避免損傷(shang)周圍血(xue)管(guan)、神經和(he)其他(ta)重要組織(zhi)。

王任直(zhi)教授表示：“過去我們只是(shi)憑著經驗(yan)，在我們的腦海(hai)中將(jiang)病人的CT或磁(ci)共振2D影像重新整合成3D影像。這(zhe)需(xu)要大量長期(qi)的經驗(yan)積累，而該系統在(zai)一定(ding)程度上(shang)減輕了(le)這(zhe)方面的壓力(li)。”

AI技術加持的3D腦圖

該手術導航系統的成功(gong)秘訣在于運用了AI技術和大數據。術前，該(gai)系(xi)統(tong)會利用(yong)AI和影像技(ji)術，將磁共振、CT等影像自(zi)動(dong)進行(xing)3D可視化處理。定制化的(de)3D“透明腦”能以數字(zi)方(fang)(fang)式一鍵生(sheng)成，方(fang)(fang)便醫生(sheng)制定手(shou)術(shu)計(ji)劃，向病人和(he)家屬(shu)講(jiang)解手(shou)術(shu)方(fang)(fang)案(an)。

3D“透明腦”可幫助醫生更(geng)好地分(fen)析病情。

手術中，借助融(rong)合深度(du)學習(xi)和視覺(jue)算(suan)法的(de)深度(du)感測(ce)相機，可(ke)將3D“透明(ming)腦”與病人實際情況進行匹配，實現即時(shi)導航，就像一張為醫生提(ti)供實時(shi)指引的地圖。

手術中(zhong)“導航”演示。

該系統的影(ying)像配準(zhun)精度(du)可達亞毫米級。而且，得益(yi)于算法能(neng)力的提升，影(ying)像配準(zhun)時間從(cong)30分鐘縮短(duan)至(zhi)幾秒鐘。完成影像配準后，醫生可以使用導航棒進(jin)行(xing)驗證，安(an)全措施可避免在錯配的情況下(xia)進(jin)行(xing)手術(shu)。

腦部手術GPS系統

最后，同時定位與建圖（SLAM）技術(shu)利用算法和傳(chuan)感數據，在(zai)不熟悉的環(huan)境（如大腦）中(zhong)進行導航，同時實(shi)時跟蹤該環(huan)境中(zhong)的手術(shu)器械(xie)。這就像是一個GPS系統(tong)，可以(yi)提前發現交(jiao)通堵塞(sai)和路障，在(zai)手術過程(cheng)中讓醫生具備X光的(de)透視(shi)能(neng)力，有助(zhu)于醫生從多(duo)個角(jiao)度準確觀察(cha)病灶的(de)位(wei)置以(yi)及需要保護的(de)組織或血管。

挽救更多(duo)生命

AI技術推動(dong)了神(shen)經(jing)外科(ke)(ke)領域(yu)的(de)創新發展。專家預計(ji)，手(shou)術導航系統(tong)的(de)發展也(ye)將逐步覆蓋(gai)眼科(ke)(ke)、耳(er)鼻喉科(ke)(ke)和急診科(ke)(ke)等。該系統(tong)還能用于臨床(chuang)教學，提升基層醫療服務(wu)能力。

騰訊AI Lab將計算機視(shi)覺、機器學習(xi)(xi)、深度學習(xi)(xi)等(deng)技(ji)術與醫學跨(kua)界融合，不斷(duan)(duan)開發新的技(ji)術，輔助(zhu)醫生進行(xing)疾病篩(shai)查(cha)、診斷(duan)(duan)和(he)治(zhi)療，從而挽救更多生命(ming)。