□青岛日报/观海新闻记者 黄飞
11月25日,中国工程院院士、北京大学人民医院院长王俊在青参加第二届红岛医学论坛,就肺癌手术的人工智能辅助技术做了详细讲解。他介绍,当下肺癌手术智慧辅助模块可以大大降低临床医生完成胸腔镜手术的技术难度,为患者带来巨大裨益。
人工智能破局胸外科医生梯队培养
肺癌是全球发病率和病死率双高的恶性肿瘤,而外科切除手术是目前有循证医学证据可以治愈肺癌的唯一手段。自1933年世界首例全肺切除术成功治疗肺癌以来,90年间,肺癌外科手术实现了重大技术革命。特别是上世纪90年代初,胸腔镜微创手术应运而生,通过1-3个小洞就可达到以往30厘米切口开胸手术的治疗效果。
在王俊的引领下,胸腔镜微创技术在中国得到广泛应用,目前国内80%的肺癌手术可通过胸腔镜来完成,三级甲等医院通过胸腔镜微创治疗肺癌的普及率甚至达到90%以上。
“目前,有限的手术能力与患者需求不匹配的矛盾成为外科治疗肺癌的主要挑战。”王俊说,我国每年新发肺癌患者有200余万人,其中适合手术治疗的约60万人,但因为能够完成肺癌外科手术的医生数量有限,仅有约三分之一的肺癌患者最终能接受手术治疗,获得治愈机会。
王俊表示,提高年轻医生、基层医生的肺癌外科手术能力是破局之道。人工智能可以像辅助司机驾驶一样,实现对肺癌外科手术的术前精确规划、术中实时导航和风险预警,从而降低低年资医生开展胸腔镜手术的技术难度,提升手术安全性。
肺癌切除手术的特点是术式复杂、难度高、风险大,而基于传统CT影像的手术规划过于低效和抽象,手术过程中无法形成交互,低年资医生手术中容易出错。胸外科医生的传统教学方法是口耳眼相传的师带徒模式,导致年轻医生的学习曲线比较长,需要长时间的历练。针对这些现实困难,王俊带领胸外科科研团队与人工智能领域的专家合作,借助人工智能辅助,简化肺癌手术技术,实现同质化操作,从而解决肺癌手术医生短缺的问题。
智慧辅助模块弥补手术能力短缺
2021年,以王俊为项目负责人的科技创新2030-“新一代人工智能”的重大项目“医疗行为多维度感知关键技术及应用研究”启动。该项目从“医疗行为多维度感知”“人机协同的流程优化”和“科学的医疗行为干预”三个关键科学问题出发开展相关研究。目前,肺癌手术智慧辅助模块正在不断升级突破。
王俊将肺癌手术智慧辅助模块比作一名谆谆教导的“老医师”,其主要功能是将二维的CT影像自动重建为三维立体图像,并通过人工智能的主动学习,逐步实现对患者每一条肺支气管和血管的自动准确命名,目前,这一命名过程已经从1个小时缩短到了手术前的5分钟,准确率也在不断提升。不仅如此,在手术中,主刀医生可以通过语音交互系统,实现手术前的三维立体图像与胸腔镜下的手术视野相融合,从而实现手术中的实时引导,及对异常的血管和支气管的提前预警。
因为胸腔镜将局部图形过度放大,缺少参照物,低年资医生刚开始做胸腔镜手术时,难以精准识别定位,不知道手术器械周边可能存在哪些手术风险。针对这一问题,王俊向人工智能领域的专家提出需求,专家们创造出基于兼并分解策略的程式化手术步骤识别方法,让人工智能系统通过海量自主学习,标注手术中的“可能”风险节点。在此基础上,肺癌手术智慧辅助模块可以主动识别手术步骤,同步显示手术器械所处位置及周边的组织名称,实时提示该区域的手术风险节点,从而极大提高手术的安全性。
人工智能还可以将肺上叶切除、下叶切除等不同类型的肺癌外科手术制作成不同的模块,接受过规范培训、具备手术能力的县级医院胸外科医生,在没有资深医生指导的情况下,也可以借助智慧辅助模块,更安全、规范地开展肺癌切除手术。“有了肺癌手术智慧辅助模块,县医院的低年资医生手术时,身边如同有一名副教授以上级别的资深医生实时指导,可以极大地减少在基层开展此类手术的风险。”王俊说。肺癌手术智慧辅助模块的研发和应用,将加快青年医生和基层医院医生的成长、成熟,有效解决当前手术能力短缺的难题。
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王俊是中国胸部微创手术最早的探索者和引领者,也是中国肺癌微创综合诊疗体系的建立者。1992年11月,王俊成功完成了中国第一例电视胸腔镜手术,将胸腔镜微创手术引入国内,并探索出了绝大多数胸腔镜手术的中国术式。他研创的肺癌手术“王氏技术”得到国际认可,他对早期肺癌的系列创新研究成果也被写入多项国际指南。王俊不仅在手术质量和难度上业内领先,还连续20多年牵头举办全国胸腔镜手术学习班,培训了我国早期80%以上的胸腔镜医师,主持制订了胸腔镜手术国家规范,引领中国胸外科完成了从传统开胸到现代微创的转型升级。