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人体可视化改变未来医疗 专访国际数字医学会主席张绍祥

导读: “利用数字化人体的研究成果,结合大数据与人工智能,综合在临床医学上的应用就使得疾病的诊断更准确,治疗更精确。”

人体可视化改变未来医疗 专访国际数字医学会主席张绍祥

“利用数字化人体的研究成果,结合大数据与人工智能,综合在临床医学上的应用就使得疾病的诊断更准确,治疗更精确。”

——国际数字医学学会主席张绍祥

人体可视化改变未来医疗 专访国际数字医学会主席张绍祥

张绍祥:第三军医大学前副校长、数字医学教研室主任、教授、博士生导师、少将军衔。现任国际数字医学学会(ISDM)主席、中国解剖学会理事长、中华医学会数字医学分会名誉主任委员。

16年前,数字医疗还是个鲜有人知的概念时,张绍祥教授就在中国数字人体研究学科带头人钟世镇院士引领下研究“数字虚拟人”。

“数字虚拟人”指的是人体的数据集,数据的采集必须要来自真实的人体,并利用机床将人体切成0.1-0.2毫米的切片,再通过数码扫描设备对切片拍照分析,然后将获取的数据,再利用电脑三维重建的方式,还原人体完整的结构信息。

2007年的时候,张绍祥教授挂帅的中国人民解放军第三军医大学“数字化可视人体研究课题组”,完成以完整的中国人体解剖断层数据为依据重建的数字化人体解剖产品,其中包含男女两套完整人体断层图像数据,并具备典型的中国人体质特征。

中国是美、韩之后,全球第三个研究“人体可视化”的国家。截至目前,中国也是数字化人体成果中数据集最多(已有10余例数字化人体数据集,美韩目前仅完成两例)、质量最高、应用最好的国家。

“全国数字医学学会成立以来发展非常迅速,特别是在科学研究和临床应用两个方面。”张绍祥教授告诉《多肽链》,数字医学技术正在改变着传统疾病二维诊疗模式。

以数字化人体研究为引导的数字医学能为患者带来更加微创、精准、安全的医疗体验。尤其是三维可视化、3D打印、大数据及人工智能等多种数字化手段,不断在医学研究方面取得进展。如在3D打印骨科复杂畸形的矫治等领域,中国处于世界前列。

2016年,国际数字医学学会(ISDM)在南京成立,张绍祥教授被推举为首届学会主席。这也标志着在国际数字医学领域,中国作为引领者的地位获得世界范围内的认同。

“数字虚拟人”的临床价值

数字医疗在临床手术中,首先能够在可视化的系统上建立实体的模型和框架。把患者的影像资料和数字人体的资料进行融合,就可以准确看到病灶周围的人体解剖结构。

因此,用数字医学手段来解决肝癌、胰腺癌、头部肿瘤的诊断与临床治疗等方面,可以帮助医生对患者制定出更为准确的手术方案,使术后结果更确定,避免手术误判。

“等于在计算机上建立立体的人体模型中,实际做一遍手术。如果病情极为复杂,我们也更可以通过硅胶等物质进行3D模型打印,在情况一样的部位同样做一台手术。”

张绍祥告诉《多肽链》,这套数字化人体的操作系统已经在临床上开始应用并取得了明显的效果。“以前不敢切的肿瘤现在可以切了,不敢打开的手术禁区,通过可视化的办法打开了”。

比如,肝癌手术,在肝切除之前通过病人的图像数据进行三维重建,再跟“数字虚拟人”(正常的数字化人体数据)进行比较,能使影像显示不清楚的地方得以补充。

因此,医生就能在临床的术前讨论、制定更完善的手术方案上,真正做到心里有“数”。

当然,“数字虚拟人”临床应用的基础是足够量级的数据采集。人体本身就是个大数据中心,内部结构非常复杂,研究过程中要做成一万多个切片,而且均为图像数据。

上万份切片的图像数据组合起来相当与一个T级以上的数据容量,才有可能完成单个人体的数据采集。并且随着数据量越庞大,所分析的内部结构就越细致,这对于临床指导才能更精确。

虽然,“数字虚拟人”最难的是在数据收集上,但若数据积累到一定量级,那么其应用成本就会大大降低,而医生临床手术成功率就会越高。

“目前,中国与国际相应的研究处于同一水平线上,但在部分领域,我们将会从并跑到领跑,因为我们的医生多、病例多,这为我们的科研提供了一个很好的空间”,张绍祥说。

可视见的肿瘤边界

在医疗领域,3D成像技术能为医生实现3D人体器官可视化,辅助解决复杂的诊断难题。

3D成像技术通过对物体进行三维扫描、电脑建模和渲染后,即可通过镜片、虚拟头盔等媒介呈现出三维虚拟图像。

相比平面投影成像,3D成像技术能呈现更全面的物体,与三维成像产生交互体验,进而更好的协助医生进行诊断。

“以精准放疗举例,当前在临床上肿瘤的放射治疗当中存在的主要问题是,勾画放疗计划的靶区,勾画的过程中可能医生不了解其内部解剖结构,使其勾画不够准确;勾画放射靶区是一项非常费神的工作,若医生精力不济勾画错误,最终治疗的效果就会受到影响。”

在张绍祥看来,若对这些部位通过三维重建、图像识别、靶区自动跟踪,最终进行靶区的勾画,然后来进行肿瘤放疗计划的制定,那么效果就会大为改进。

通过对以前成百上千套数据进行分析和学习获得的大数据,来提高靶区勾画的效率,校正靶区的信息,最终通过临床勾画以后,能够在可视化的状态下立体呈现肿瘤的边界。

进而,在制定放疗计划的时候,按照肿瘤外形边界的大小来调整肿瘤放射的范围,在不同的角度射线通过一系列技术能够使得出来的放射线照射剂量,肿瘤中心部位最高,边缘部分最少,最后达到最大的正常结构的保护,最大剂量靶区的照射以达到最佳治疗效果。

此外,在患者数据采集上,其实仅需要CT与磁共振的成像以及临床的数据导入到数字人体的可视化三维立体系统中,然后把病人局部的CT图像跟正常人体的模型进行融合,找出肿瘤所在的部位以及周围器官的解剖关系,就能得出一个清晰的视图。

此项应用对于精准医疗起到大大推进作用,因为医学的精准程度代表着技术能力,人体分析越精准,就能让临床手术的成功率提高。

张绍祥笃定随着3D成像技术的成熟应用以及数字医学创新发展,将会为人类医疗技术带来革命性的变化。

本文为多肽链|多肽学社原创

作者|丛名龙


声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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