清華新聞網(wǎng)4月23日電 近日，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系國(guó)家特聘專家廖洪恩教授課題組在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《診療》（Theranostics: 2018 IF=8.063）上發(fā)表題為“實(shí)時(shí)多模態(tài)圖像引導(dǎo)的子宮肌瘤智能型高能聚焦超聲治療”（Real-time and multimodality image-guided intelligent HIFU therapy for uterine fibroid）的學(xué)術(shù)論文，并被選為該雜志5月份的正封面論文（圖1）。
圖1 智能型高能聚焦超聲診療一體化（《診療》期刊2020年5月封面論文）
借助多種醫(yī)學(xué)信息，外科手術(shù)的微創(chuàng)或無(wú)創(chuàng)療法由于其創(chuàng)口小、精度高、術(shù)后恢復(fù)性好等諸多優(yōu)勢(shì)正在高速發(fā)展。在現(xiàn)如今的人工智能與大數(shù)據(jù)時(shí)代，智能算法與大數(shù)據(jù)分析推動(dòng)了多個(gè)領(lǐng)域的智能化進(jìn)程，“智能+制造”成為我國(guó)從制造大國(guó)走向制造強(qiáng)國(guó)的重要一步。結(jié)合智能手段和醫(yī)療機(jī)器人，醫(yī)學(xué)信息智能化處理與診療方案可以有效提高治療精度與效率。與其他領(lǐng)域相比，醫(yī)療智能化有更高的精度、實(shí)時(shí)、安全要求。因此在醫(yī)學(xué)信息處理的過(guò)程中，需要快速準(zhǔn)確地得到信息處理的結(jié)果并同時(shí)考慮系統(tǒng)的安全與可靠性。高能聚焦超聲治療（High-intensity focused ultrasound，HIFU）是一種典型的基于醫(yī)學(xué)信息對(duì)子宮肌瘤進(jìn)行無(wú)創(chuàng)治療的方法（圖2）。然而，目前HIFU治療是由醫(yī)生手動(dòng)完成圖像診斷和聚焦超聲控制，手動(dòng)的操作、影像分析和復(fù)雜的培訓(xùn)流程降低了HIFU療法的效率和普及程度。因此，智能化、高精度完成診療中的各個(gè)流程是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)和研究重點(diǎn)，也將助推“中國(guó)制造2025”，為我國(guó)醫(yī)療器械的“彎道超車”提供機(jī)會(huì)。
圖2 智能型高能聚焦超聲診療一體化系統(tǒng)示意圖
本研究從臨床出發(fā)提出一種HIFU智能化診療的系統(tǒng)方案和流程，對(duì)智能診療和新型診療一體化理論進(jìn)行了論證與探討。該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)診斷與治療過(guò)程中多模態(tài)信息的自動(dòng)處理、融合與分析得到實(shí)時(shí)的治療策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)病灶在診斷與治療過(guò)程中的自主判斷、定位與跟蹤。同時(shí)，臨床中多模態(tài)信息被納入診療信息范圍之中并被處理分析，不僅可以為自動(dòng)治療策略提供依據(jù)，更重要的是可以在一定程度上作為智能診療中的監(jiān)控并保證安全性。研究通過(guò)多項(xiàng)定量化評(píng)估與臨床實(shí)驗(yàn)證明，HIFU智能診療系統(tǒng)產(chǎn)生的診斷和治療策略在實(shí)驗(yàn)中可以提高醫(yī)生的治療水平，學(xué)習(xí)曲線實(shí)驗(yàn)證明初級(jí)與中級(jí)醫(yī)生在智能診療系統(tǒng)的輔助下產(chǎn)生的診療策略水平有明顯的提升（圖3）。該研究創(chuàng)新型地完成了智能HIFU診療系統(tǒng)的理念設(shè)計(jì)、方法驗(yàn)證及臨床實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建并提出了一套新的智能診療方案，為實(shí)現(xiàn)微無(wú)創(chuàng)外科治療創(chuàng)造了全新的診療環(huán)境。該研究不但為難治疾病提供新的解決方案，而且創(chuàng)建了比以往手術(shù)更安全更精確的治療方法，同時(shí)也為未來(lái)智能型微無(wú)創(chuàng)診療一體化臨床轉(zhuǎn)化奠定了理論基礎(chǔ)，將對(duì)智能診療一體化的推進(jìn)與發(fā)展產(chǎn)生重要意義。
圖3.智能型高能聚焦超聲診療一體化系統(tǒng)的臨床應(yīng)用
清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授廖洪恩是該研究的通訊作者，博士生寧國(guó)琛為該研究的第一作者，重慶國(guó)家超聲醫(yī)療研究中心為該研究提供臨床實(shí)驗(yàn)環(huán)境。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金國(guó)家重大科研儀器研制項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“數(shù)字診療裝備研發(fā)”重點(diǎn)專項(xiàng)、北京市自然科學(xué)基金等項(xiàng)目支持。
廖洪恩課題組長(zhǎng)期致力于醫(yī)學(xué)影像引導(dǎo)微創(chuàng)診療的研究，依據(jù)臨床手術(shù)過(guò)程中的實(shí)時(shí)信息指引，以實(shí)施精密治療從而提高治愈率和患者的生存質(zhì)量（Quality of Life）為目的，致力于創(chuàng)建和推廣一種以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)醫(yī)學(xué)影像顯示技術(shù)和智能微創(chuàng)器械為診斷和治療平臺(tái)的精準(zhǔn)微創(chuàng)診療一體化模式。課題組先后提出了基于術(shù)前術(shù)中多模態(tài)信息融合分析實(shí)時(shí)診療引導(dǎo)、智能型微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人輔助精準(zhǔn)診療等理論與系統(tǒng)，為針對(duì)復(fù)雜外科疾病的跨尺度多模態(tài)成像引導(dǎo)智能化診療理論的建立奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，相關(guān)研究被國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《診療》（Theranostics）、《醫(yī)學(xué)影像分析》（Medical Image Analysis）、《IEEE醫(yī)學(xué)影像匯刊》（IEEE Transaction on Medical Imaging）、《柔性機(jī)器人技術(shù)》（Soft Robotics）等報(bào)道。廖洪恩本人曾獲國(guó)際醫(yī)學(xué)生物工程聯(lián)合會(huì)頒發(fā)的IFMBE青年學(xué)者獎(jiǎng)、我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科最高科技獎(jiǎng)“黃家駟生物醫(yī)學(xué)工程獎(jiǎng)”“中國(guó)僑界貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”等重要獎(jiǎng)項(xiàng)表彰。
原文鏈接：https://www.thno.org/v10p4676.htm
清華大學(xué)微創(chuàng)診療與三維影像實(shí)驗(yàn)室：http://at3d.med.tsinghua.edu.cn/
供稿：醫(yī)學(xué)院
編輯：李華山
審核：程曦
