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虚拟技术智能技术让医疗拥有无限可能

  在全国各抗疫前线、复工现场,出现越来越多智能机器人的身影,它们成为防控中技术支撑的“实力代言人”。今年初,虚拟技术我国自主研发的全球首套六度远程超声机器人先后在雷神山医院、江岸方舱医院、黄陂方舱等医院应用。作为当前最先进的远程超声诊断手段,该机器人能够实现全自动实时远程超声诊断,全程可由医生远程完成操作,将病人端医护操作减少至最低,在抗击期间起到了重要作用。

  “人工智能是未来医院的落脚中心点,机器人也将会拥有更多可能,去解决我们看病的种种问题。”医科大学附属医院数字医学中心暨智能医疗机器人实验室负责人张元智表示,智能化诊疗是未来更多疾病的首选,也将成为广大患者“最美的期待”。

  张元智告诉记者,目前该实验室已开展国内首个七度远程超声机器人系统研发,该系统将集成多传感探头、七度机械臂、复合材料工具端、多模态图像融合系统、穿刺定位装置、高保真低延时图像传输、高精度机械臂柔性控制、力反馈等先进技术,在实现实时远程超声诊断的同时,还可实现穿刺活检、协同手术定位。

  外科手术的进一步发展,将逐步实现微创化、可视化、智能化、标准化。新兴技术,如AI技术、3D影像重建、机械高精度遥控等技术的交叉融合,开始进入临床应用,辅助医生完成手术。这样的机器人辅助系统,能帮助外科手术实现更好的临床获益,缩短医生对复杂手术的学习曲线,通过缩减术后住院时间减轻支付负担,通过微创手术提高患者生活质量。

  2019年初,来自武川县的张女士在医科大学附属医院顺利完成了经皮骶髂关节螺钉内固定术。这一台简单而技术成熟的手术,却是医院的一件大事,因为这是自治区第一台利用手术机器人辅助的手术。

  该骨科手术机器人名“AIOOR”,它不仅是行业领先的数字骨科临床工具,更是国内第一个无遮挡骨科手术机器人,将我区骨科医疗诊治带入了新的发展里程。

  张元智也是骨科手术机器人研发团队的带头人,他介绍说:“AIOOR骨科手术机器人最主要的功能是术中定位,涉及的技术包括影像重构、三维规划、定位系统、机械臂等。通过提高手术精度、标准化,缩短医生学习曲线和手术时间来提高临床获益,带着众多优势的AIOOR骨科手术机器人目前已申请国家专利30项。”

  此外,3D打印与混合现实技术(MR)也成为该实验室近年来开展科研应用领域的新方向。

  3D打印技术的出现为外科手术提供了新的方式,可以进行术前观察手术部位,制订手术方案,改变了传统的手术规划模式。虚拟现实技术是技术的一个重要方向,是技术与计算机图形学人机接术、多技术、传感技术、网络技术等多种技术的,是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。

  计算机技术的快速发展和软硬件技术的成熟,使电脑构建的三维虚拟现实图形可直接指导临床应用,而人机交互界面及演示技术的发展为三维虚拟现实图像在临床的应用提供了一个很好的舞台。

  “数字化技术的出现,为外科手术的训练和学习开辟了全新途径。可以根据CT或MRI数据在计算机内建立人体组织结构的三维模型,赋予相应的纹理以提高真实感,并可实现该组织结构的三维动态显示。”张元智告诉记者,虚拟还为操作者提供了方便的三维交互工具,可以模拟手术的定位与操作。

  混合现实(MR)技术是VR技术的进一步发展,MR技术结合了VR与AR的优势,能够更好地将AR技术体现出来。该技术通过在虚拟中引入现实场景信息,在虚拟世界、虚拟技术现实世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回,以增强用户体验的真实感。通过CT和MRI影像数据采集,利用面向人工智能的图像压缩工具对数据进行优化、处理,可以在压缩图像体积的同时实现远程、快捷的传输,让接收的图像实现更加准确的建模,生成可以识别的STL格式3D数字化模型以供临床教学和手术所用。

  目前,作为国内最早进行3D打印个性化模板设计与应用的单位之一,医科大学附属医院数字医学中心已与区内多家医院合作开展相关研究。

  我国智能化手术设备研究起步较晚,市场被国外巨头垄断,目前多为引进购买国外设备,只针对有限的手术适应症开展为数不多的手术,真正意义上的智能化手术设备基础与临床实用化研究还较少。另一方面,由于国内产学研用的科研创新机制还不完善,很少有骨科医生参加真正满足临床实际需求的智能化微创手术系统的研发,虚拟技术造成对相关设备的基本原理、使用方法、手术适应症的选择还没有完全正确掌握,昂贵的产品价格严重制约该技术在中国的普及。

  未来已来。加强人工智能应用,引领医学智能发展,将成为未来医院发展的“风向标”。

  “医学的发展已经进入了创新时代,没有核心技术,医院就没有的科研地基。相信人工智能将助力医院打造我区医疗智能产业引领地位,以及具有一定影响力的人工智能创新高地。”张元智说。(日融记者 白莲)

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