發(fā)布時間：2019-11-06所屬分類：醫(yī)學論文瀏覽：1次
摘 要： 近日，在 2018 年創(chuàng)業(yè)在上海創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽入圍國賽的企業(yè)中，上海瓴舸網(wǎng)絡(luò)科技有限公司(英文名為Reacool，以下簡稱上海瓴舸)及其參賽項目十分有趣。 該參賽項目為醫(yī)學混合現(xiàn)實手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)(以下簡稱Reacool-MMR 系統(tǒng))，采用醫(yī)學快 速 原 型 技 術(shù) (Medical Ra
近日，在 2018 年“創(chuàng)業(yè)在上海”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽入圍國賽的企業(yè)中，上海瓴舸網(wǎng)絡(luò)科技有限公司(英文名為“Reacool”，以下簡稱“上海瓴舸”)及其參賽項目十分有趣。
該參賽項目為醫(yī)學混合現(xiàn)實手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)(以下簡稱“Reacool-MMR 系統(tǒng)”)，采用醫(yī)學快 速 原 型 技 術(shù) (Medical Rapid Prototyping) 重 建人體解剖結(jié) 構(gòu)的 3D 模型，并通過混合現(xiàn)實技術(shù) (Mixed Reality) 感知、識別和測量物理空間，將模型以全息的方式，原位疊合到真實的人體解剖結(jié)構(gòu)上去，使醫(yī)生擁有一雙能看穿患者病灶的“透視眼”，在提高手術(shù)效率、降低腦內(nèi)建模難度、提升手術(shù)成功率等方面具有非凡意義。
上海瓴舸是一家面向疼痛醫(yī)學領(lǐng)域的專業(yè)醫(yī)療科技公司，公司團隊由來自醫(yī)療臨床一線的青年學者與專業(yè) IT 人士共同組成。疼痛醫(yī)學是上海瓴舸長期致力的領(lǐng)域，在該領(lǐng)域，上海瓴舸的早期產(chǎn)品“培恩 e 學”具有極高的知名度和專業(yè)認可度，也是國內(nèi)成功的醫(yī)療互聯(lián)網(wǎng)品牌之一。該產(chǎn)品是上海瓴舸在疼痛學會的支持下，運營的一家面向疼痛領(lǐng)域，融合了線上醫(yī)療培訓(xùn)、醫(yī)療直播、醫(yī)療平臺建設(shè)和營銷策劃的“疼痛醫(yī)療 + 互聯(lián)網(wǎng)”平臺。目前，“培恩 e 學”已獲得關(guān)注者人數(shù)達 40000 多人，未來醫(yī)生的“透視眼”創(chuàng)造者文 魏路平臺認證醫(yī)生 11000 多人。
精準醫(yī)療和個性化醫(yī)療的日益普及帶來巨大的市場需求，上海瓴舸認為，當代醫(yī)生需要更有效的技術(shù)手段提高手術(shù)效率、規(guī)避額外損傷，微創(chuàng)介入療法或?qū)⒃谔弁瘁t(yī)療領(lǐng)域得到進一步應(yīng)用普及。直到微軟公司 HoloLens 設(shè)備的出現(xiàn)，上海瓴舸終于在醫(yī)學混合現(xiàn)實領(lǐng)域找到突破口。
跨界的實現(xiàn)，關(guān)鍵在于人體定位的精確匹配
早在 17 年前，醫(yī)學混合現(xiàn)實的概念就已被提出。在圖像引導(dǎo)的神經(jīng)外科手術(shù)中，“混合現(xiàn)實”被用來合并視頻圖像和計算機模型，以毫米級定位精度對內(nèi)窺鏡拍攝的醫(yī)學影像、CT 圖像等進行可視化增強，并通過映射操作將其長期繪制在器官表面，形成可視化圖形導(dǎo)航。但受制于當時的技術(shù)限制，這一概念很久以來并未找到合適的技術(shù)平臺依托，因此并沒有獲得普及。
作為當下較前沿的跨界技術(shù)之一，混合現(xiàn)實技術(shù)可以在真實的物理空間中，創(chuàng)造出具有空間屬性的全息影像，并且可以使該影像錨定在固定位置。但從“混合現(xiàn)實技術(shù)”到“醫(yī)學混合現(xiàn)實技術(shù)”，這一跨界在國內(nèi)尚屬新鮮。據(jù)上海瓴舸 CEO 秦春暉介紹，該跨界的成功實現(xiàn)，最難點在于成像和定位領(lǐng)域，如何實現(xiàn)人體定位的精確匹配是關(guān)鍵。
傳統(tǒng)定位使用手工標記，依賴于二維平面影像，如 X 光、CT、MRI，由醫(yī) 生 觸摸感受，再憑借經(jīng)驗和想象用記號劃線。但依賴醫(yī)生經(jīng)驗和直覺判斷的實際定位效果往往無法滿足手術(shù)要求，難以將影像模型與人體準確匹配，操作效率低，在手術(shù)進程中需要反復(fù)定位。
“HoloLens 的出現(xiàn)，讓 虛 擬 影像 和真實場景有效結(jié)合起 來，剛發(fā)預(yù)告片的時候，我們就已經(jīng)關(guān)注到了它。”秦春暉透露，“當時我們正嘗試將高科技設(shè)備與現(xiàn)代醫(yī)學結(jié)合起來，創(chuàng)造出一些新的手術(shù)方法和醫(yī)療教育方法。”
早在 2016 年，微軟便將 HoloLens 設(shè)備推向市場。該產(chǎn)品不僅可以呈現(xiàn)物體的全息立體影像，還可以隨著觀看角度的變化呈現(xiàn)物體不同的空間狀態(tài)信息。而由 HoloLens 呈現(xiàn)的全息影像還可以通過視線、手勢、語音、外設(shè)等方式進行交互，具有極高的靈活性和強大的實用性。
2016 年 8 月，上海瓴舸成立，開始探索將 HoloLens 與臨床醫(yī)療相結(jié)合，提高手術(shù)定位的可視性和準確性。這是 一支 “醫(yī)學 +IT”的跨界團隊。以秦春暉為代表的醫(yī)學團隊是深耕上海疼痛醫(yī)學界多年的專家，深知一線臨床醫(yī)生的需求痛點;其 IT 團隊擁有來自華為、育碧等公司的資深技術(shù)人員，具有強大的實現(xiàn)能力。想象不難，困難的是如何把想象變?yōu)楝F(xiàn)實。在此過程中，上海瓴舸做了大量的前期準備工作，包括人體解剖學素材的獲取、真實人體數(shù)據(jù)的測量、素材的 3D 轉(zhuǎn)化，以及信標定位與空間錨的設(shè)計和校準 . 等等。
“最初完成一次校準需要半小時，才能將人體與全息模型匹配起來。這不符合臨床的操作習慣。”秦春暉解釋道，“臨床操作中，比如我看見你這只手，模型就能自動化貼合到人體上，這才是我們想要的效果。”
所見即所得，臨床操作要求高精準性。隨后一年多的時間內(nèi)，上海瓴舸從材料學、定位學、IT 程序、互動界面等多方面反復(fù)修正，僅是程序算法就迭代了十幾個版本。最終，使用 Unity3D 和 Mixed Reality Toolkit 進行成像部分的開發(fā)，并依托 HoloLens 的空間映射和空間感知技術(shù)進行全息 3D 模型定位，自主研發(fā)了與空間映射相結(jié)合的優(yōu)化算法，實現(xiàn)了當前幾秒鐘完成人體與模型精準匹配的速度。
從事醫(yī)學領(lǐng)域工作的技術(shù)人員，無論是研究項目還是晉升職稱都會要求發(fā)表論文的，而且這一領(lǐng)域比其他行業(yè)要求更為嚴格，為此很多想要發(fā)表醫(yī)療技術(shù)論文的作者，對于期刊的選擇了解的并不多，哪類期刊能征收這方面的論文，大家是比較困惑的。期刊天空老師針對這個問題給大家整理了一部分醫(yī)學期刊，有需求的可以直接與期刊天空在線編輯聯(lián)系。
讓醫(yī)生擁有“透視眼”，或?qū)⒏淖兣R床診斷手段
2018 年 9 月，秦春 暉受 邀參觀 美國斯坦福大學有關(guān)乳房腫瘤手術(shù)的定位匹配研究。由于乳房組織會移動，需要根據(jù)變動實時準確定位，但國外的技術(shù)尚停留在表面，不能滿足其需求。
與國 外 技 術(shù) 相比，Reacool-MMR 手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)可以與現(xiàn)實場景實時整合，使用混合現(xiàn)實技術(shù)顯示的關(guān)鍵解剖結(jié)構(gòu)，可以與真實場景中對患者的操作保持一致。在實踐中，其精度驗證實驗證明了該方案的距離誤差在 0.809+/- 0.05 mm，角度誤差在 1.038 度 +/-0.05 度，滿足了臨床要求。更值得一提的是，當患者處于運動過程中，醫(yī)生可以觀察到其骨骼的運動方式，在脊柱外科、神經(jīng)外科、骨科、腫瘤科等領(lǐng)域的微創(chuàng)手術(shù)中，突破了患者解剖結(jié)構(gòu)“全靠猜”的尷尬局面，讓醫(yī)生擁有了一雙“透視眼”。
目前，上海瓴舸已與上海華東醫(yī)院聯(lián)合申報了省部級項目”混合現(xiàn)實引導(dǎo)椎管內(nèi)穿刺技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用”，并通過上海申康公司(上海醫(yī)院發(fā)展中心)的審批。 Reacool-MMR 手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)在上海華東醫(yī)院已經(jīng)開始用于混合現(xiàn)實引導(dǎo)下的椎管內(nèi)穿刺和麻醉術(shù)臨床實驗，極大提高了手術(shù)效率，增加了單日手術(shù)臺數(shù)，豐富的可視化信息也同時降低了手術(shù)風險率。該實驗為期 3 年，目前已經(jīng)完成一半。
2018 年 2 月，上海瓴舸收到美國微軟公司邀請，至西雅圖總部分享 項目研究經(jīng)驗;隨后 3 月，微軟公司總部高層來到中國參觀該 項目，雙方隨即達成了建立醫(yī)學混合現(xiàn)實實驗室的初步協(xié)定。在國內(nèi)，上海瓴舸與廣州南方醫(yī)院整形外科、嘉興第一人民醫(yī)院、福建協(xié)和醫(yī)院、浙江大學醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院等達成了合作。
精準定位操作是臨床醫(yī)生的迫切需求，也是 精準 醫(yī) 療的必 然 要求。未 來， Reacool-MMR 手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)或?qū)⒏淖儌鹘y(tǒng)的醫(yī)療診斷方式。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示， 2016 年中國醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)市場容量高達 4 萬億元。未來 5 年內(nèi)，我國醫(yī)療產(chǎn)業(yè)將以 20% 的年復(fù)合增長率繼續(xù)增長，2019 年將擴大到 8 萬億元。而醫(yī)療影像設(shè)備作為其最要產(chǎn)業(yè)之一，其市場規(guī)模也在持續(xù)增長中。面對如此巨大的市場，秦春暉表示，希望未來 3—5 年，上海瓴舸能夠成為醫(yī)學混合現(xiàn)實領(lǐng)域的第一品牌，占據(jù) 30%— 50% 的市場份額。
