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国家科技大奖背后:一段"姻缘"救了大量危重患儿生命

2020/1/13 11:44:36来源:新浪科技作者:-责编:微尘评论:

“你们海信有没有计算机高手?可以帮建立立体模型辅助手术?”

“有!我们一定全力以赴,公益性的!”

……

7年前的一次简单对话,让青岛大学附属医院院长董蒨至今难忘。

他很难想象,当初海信集团董事长周厚健的那句承诺,让合作取得了突破性进展:不仅成为解决疑难复杂手术的重要突破口,甚至打破了中国医学界的难题。

近日,双方的合作结出了硕果——青岛大学附属医院、海信医疗设备有限公司与复旦大学附属儿科医院共同完成的“基于小儿肝胆胰计算机辅助手术系统研发、临床应用及产业化”项目,荣获国家科技进步奖二等奖。

据悉,这是青岛历史上首个由青岛市推荐获得的医学类国家科技奖,也是该省大外科领域获得的首个国家科技奖。同时,这也是海信近10年来第5次拿下国家科学技术大奖。

术中精准判断迫在眉睫

董蒨院长有着30多年小儿肝胆外科经验,他深知外科手术的复杂性。

“以前做手术特别困难。因为人体肝脏内血管遍布、错综交织,加之儿童的血管更细,难度还要加倍”,让他担忧的是,虽然CT是辅助手段,但由于二维影像,导致无法直观手术规划,复杂手术更难以实施。

患者的一场意外,使他记忆犹新。

2013年3月下旬,一名4岁女孩在父亲倒车时被拦腰碾压,肝脏破裂病情危重,急需手术。

董蒨率队赶赴手术室,摆在他面前的,是一次前所未有的挑战:三次肝脏修复、三次出血不止……

“CT拍了,但没有精准描绘伤情”,他回忆,女孩的肝脏表面无明显伤口,但实际上在侧面有至少两处破口……5个小时,他在汗流浃背中艰难地完成了手术。

走下手术台后,他的心情久久不能平复:术前、术中要精准判断伤口情况,摸清器官与血管间的位置关系,这事不能再等了,迫在眉睫!

拯救更多患者梦想要“黄”

无法精准判断被看作是临床医学的一大痛点。

董蒨主动申请了国家“十二五”科技支撑计划课题——“小儿肝脏肿瘤手术治疗临床决策系统开发”。他希望借助数字化的优势实现精准医疗,去挽救更多患者。

但是事与愿违。整整一年半时间,这项课题进展缓慢,缺少技术支撑是主因。“我向科技部的专家、领导讲述了一个美丽动人的故事,技术上却没有什么进展,当时特别焦急,担心大家认为我是在忽悠钱”。他坦言,当初曾向一家具有技术能力的日企巨头寻求支持,可惜无果。

难道,“拯救更多患者”的梦想,要“黄”了吗?

董事长的邮件希望重燃

正当董蒨焦虑之时,转机出现了!

2013年的1月6日,海信董事长周厚健前来拜访。会谈结束后,董蒨突然发问:“你们海信有没有计算机高手?”

周厚健有些不解:“有,但你要做什么?”

“我想把患者,特别是孩子肝脏的内部结构、肿瘤情况,把CT原始数据通过三维重建立体模型”,董蒨答道。

对于董蒨来讲,这只是一次试探性的问询,毕竟那时的科技医疗尚不发达。

周厚健走出办公室,掏出手机打了几个电话。

1小时40分钟后,董蒨收到了来自周厚健的邮件,大致阐述了两层意思:第一,海信一定会全力以赴;第二,完全是公益性支持。

这封邮件,让董蒨重燃梦想。双方的合作自此全面展开。

“双方一起搞了两年多研发”,他回忆,这不仅是一项技术合作,更是两个领域的深入融合,“我把学生放到海信去实习,与工程师反复沟通,解决了很多研发层面的问题。同时,海信有员工来医院办公,大家时常召开视频会议。遇到问题,随时解决”。

凌晨3点的回复效果达成

从日本归国、专门从事医疗图像处理算法的陈永健博士,现任海信医疗设备公司副总经理、研发中心总经理。

他是这项合作中海信方的主要负责人之一。他回忆,前期开发阶段,双方做个众多动物实验。例如将12头实验猪分别进行CT扫描,将扫描获得的DICOM数据输入研发中的手术系统,工程师设定相关参数并优化算法,通过海信自主研发的医学图像预处理和分割技术,只需在一幅图像上设定相应参数和少量人工辅助,系统可以自动精确地在一系列CT图像上分割出肝脏、血管、肿瘤、胆囊等肝脏各组织。

“临床应用和算法开发,分属两个不同专业”,陈永健坦言,双方只能不断磨合,从测试中反复改进算法。

“我记得有一次是凌晨两点,在反复测试后终于达到了效果”,他急忙将这一好消息发给了董蒨,“没想到,董院长凌晨3点多给我回信了,他说终于满意了!”

凌晨两三点,一方做试验一方等结果,这足以说明双方对于研发的重视。很快,这项技术在临床治疗中加以应用并取得突破性进展。

历经三年多的研发,国际唯一一款基于小儿肝胆胰的计算机辅助手术系统海信CAS正式出炉,实现从“传统”到“精准”手术治疗的根本转变。

陈永健介绍,海信CAS实现了不用开膛破肚,医生便可三维观察病变与血管、脏器的关系,精确计算脏器、病变的体积,还可实施虚拟手术切除,确定最佳手术切除线,从而最大限度保留正常肝组织,减少手术出血量,降低术后患者肝功能衰竭的风险。

海信董事长周厚健始终关注着项目进展。他亲自主持专题会组织技术攻关,经过多次技术迭代,海信CAS产品的规划速度成倍速增加,“起初规划手术需要一两个小时,现在已缩短为15分钟!”

全国7400个家庭重获新生

2019年3月,拥有CAS“神奇法宝”的董蒨再次迎来挑战。

与2013年的病例相似,一名4岁男孩被汽车撞倒碾压,情况危急,“孩子直接送到了CT室,15分钟就做出了CAS影像,有三维导航,哪里有破口看得很清楚”,董蒨说,这次手术仅进行了两个小时,“不再像6年前那样狼狈了”。

另一个案例发生在2019年12月27日,一名5岁女孩所患肿瘤很大,且紧贴胸腹主动脉,上下纵跨胸腔和腹腔,因病情复杂救治无门。

“孩子父母多次泪流满面和孩子天真渴望的眼神深深刺激了我,我决定一定要救这个孩子”,董蒨在CAS的辅助下,顺利完成了该院本年度最艰难的一次小儿外科手术。

类似的案例不胜枚举。据统计,目前在全国,因海信CAS获得救治的疑难病例已经增加到达到8000多例。

值得一提的是,2016年以来,借助海信CAS,复旦大学附属儿科医院顺利实施多例连体婴儿分离手术,并成功化解了“控制出血”这一手术最大难点。据悉,连体婴是一种临床罕见的先天畸形,仅约30%的连体婴儿生后可能存活。患儿肝脏之间有异常的血管相通,如何在术中精准找到血管并将其切断,成为手术的关键。由于连体婴儿肝脏实质为两个,并不符合一般系统对肝脏的定义。

陈永健利用海信CAS本身具备的延展性,通过配准将相连的两块肝脏及其管道系统组合起来,帮助医生实现精准判断。

除此之外,2018年7月,山东烟台毓璜顶医院泌尿外科手术团队在海信CAS帮助下,通过人工智能、三维重建进行术前规划和手术模拟,成功完成了一例罕见的孤立肾合并多重上尿路畸形手术,挽救了一名18岁女孩的生命,这也是国内首例孤立肾三维重建精准手术。

布局医疗四产品线技术立业

CAS的成功,为海信打开了一扇门。

这家科技巨头迅速进入更前沿、更挑战核心技术突破能力和技术集成能力的智能数字化手术室领域。

2017年7月,在第五届Top Digital创新盛典上,中国顶级创新企业年度榜单揭晓,海信医疗“数字化手术室系统方案”被评选为最佳产品创新奖,成为中国医疗领域唯一上榜、获奖的企业。

目前,在中国数字医疗领域,海信凭借敏锐的产业判断。短短几年,海信医疗迅速扩张为集数字化手术室、医用显示器、医护终端等多产品、多方向的医疗公司。

2019年,海信医疗继续推出业内领先的3D产品解决方案;推出4K超高清内窥镜显示器;推出第一款全面自主研发的彩色超声诊断仪产品,成功获得国家医疗器械注册证,成为海信深耕医疗影像领域、加快转型发展的又一把科技“尖刀”,填补了山东省在超声领域的产业空白。

有权威智库的报告显示,数字医疗作为一个千亿级的全新产业,正在步入爆发期。而海信,无疑已经成为这个新产业最有力的竞争者。

周厚健曾公开表示,“技术立企”是海信坚持多年的发展战略,掌握关键技术是进入一个新行业的先决条件,也是服务客户的信心所在。目前在海信医疗产业应用的技术,都是图像处理和数字技术上的延伸发展。多年来,海信选择产业并不是为了赚快钱,而是始终遵循关系国计民生和掌握关键技术两条铁律,以图像与视频数据处理技术作为核心技术,最终成为海信转型发力医疗电子、智能交通等新兴产业的动力和信心。

董蒨的梦想还不止于此。在山东省数字医学与计算机辅助手术重点实验室里,一个临床医学3D打印中心已经落成。除了肝脏的数字3D打印模型,脊柱外科、口腔颌面外科、耳鼻喉科、神经外科甚至内科所需要的骨骼、血管、肿瘤数字模型都可以打印、标注出来,方便医生在手术之前进行模拟操作,“数字医疗是大势所趋,今后全智能的手术室一定会实现”。

在此次国家科学技术奖的答辩环节,董蒨用实际案例向评委阐述了“数字医学”的梦想。

他说:“我们的科技进步真的用在了救治孩子上。利用高新医疗技术挽救大量孩子的生命,是我认为最具价值的科技进步!”

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