新技术给神外手术配上“GPS”

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。

据介绍，这一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，不占手术室空间，可放置在头架上，可为神经外科手术提供“导航”。系统具有高精度、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。

目前，该产品已在北京协和医院神经外科开展了30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。

北京协和神经外科教研室主任王任直教授表示：“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。过去医生只是凭着经验，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。”他说，协和与腾讯共同研发的手术导航系统简单、方便、易用，可以帮助临床医生解决许多实际问题。

业内人士告诉记者，在我国，传统手术导航的使用率很低，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，与在急诊等实际场景应用“不合拍”。

据介绍，研发团队历时3年，对手术导航进行了颠覆性的创新设计。在具有同等精度的前提下，新型导航将成本压缩到国外同类产品的1/10，填补了国内市场空白。

临床试验结果显示，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。

那么，这一系统如何工作呢？

术前，基于AI和影像技术，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。

整个系统集光学定位和SLAM跟踪于一体，通过光学定位，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。

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。

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，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，除已应用的神经外科以外，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。