人工智能助力肝胆手术，医生解放到哪一步？
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撰文| 汤佩兰
责编| 叶水送
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还原肝脏图像进行三维重构；找出肿瘤所在肝段，判断病变与重要的血管位置关系；计算每个肝段物理体积……这些在大众听来一头雾水的专业名词，却是肝胆外科医生日常工作中必不可少的词汇。
据最新数据显示，2015年中国新发肝癌病例约为37万人，发病率为26.92/10万人，居中国恶性肿瘤发病数第四位。目前，手术（包括手术切除和肝移植）仍是肝癌治疗手段的首选。
每年仅原发性肝癌就有70万例患者需要接受肝切除手术。但由于肝胆内部管脉错综复杂，病灶不同、情况各异，仅凭肉眼无法透视器官内在的结构，因此肝切除也属于高风险手术，一年内原发性肝癌的复发率高达40%。在肝胆胰外科领域，肝切除术是治疗肝胆疾病的主要手段。
随着技术进步，计算机辅助手术规划系统开始在临床发挥作用，用来指导复杂性肝脏肿瘤精准手术。2017年发布的《精准肝切除术专家共识》提到，不同于传统肝切除术，精准肝切除术在技术上以“可视化、可量化、可控化”为核心，从而达到去除病灶、降低创伤、保护肝脏的目的。近日，一款“智能精准手术规划系统”在北京市医院管理中心主办的第四届科技创新大赛中获得一等奖，而它的诞生源于工科与医学的跨界合作。
合作源起：痛点一拍即合
2016年，还在攻读研究生学位的王博在一次项目实践中偶然发现，影像科医生需要花费大量时间进行人工勾勒器官二维图像，“无论内科还是外科，每例病例都要求做重建”，花费两到三个小时才能完成一例。王博现为现为北京精诊医疗科技有限公司 ceo。
经过调研，他发现，目前市面上已有的三维重建技术可以分成两类，一类是人工重建，通过一个可交互平台，医生可以在人工重建结果的基础上进行访问、查看、浏览和操作。另一类是半自动系统，如美国的iqqa系统、法国的myrian系统等，医生需要在重建过程中始终干预、调整和修改，通过传统算法以逻辑结构的方式重建，一个半到两小时方可完成，在准确度上后者低于前者。
尽管国内一些肝胆科室在几年前已经开始应用半自动手术规划系统，但据北京清华长庚医院肝胆外科医师金烁介绍，现在医院所应用的系统多为国外进口，存在效率低、无法自动计算肝体积和自动分段等问题。
在没有引入半自动手术规划系统前，医生依靠b超、ct、mri等二维图像，凭借个人经验进行抽象的三维认识，对经验和能力要求很高。“加上手动计算精确度低，难以保证所有患者都能得到准确评估，发生手术并发症的可能性也就随之升高。”金烁解释到。到清华大学攻读博士学位后，王博了解到清华长庚医院在治疗肝胆肿瘤疾病上案例丰富，加上双方对精准医疗地理念不谋而合，就此展开了密切合作。
准确率可达95%以上？
众所周知，人工智能离不开大数据的训练，数据的标准和质量对结果有着直接影响。智能精准手术规划系统的训练数据全部来自清华长庚国家肝胆云医院联盟，该联盟覆盖了北京、山东、湖南、四川、海南等省份150家医院，以省市级重点医院为主，数据准入标准统一为肝脏三期增强ct，截至2019年11月已经标注了3万多例数据样本。
在合作最初的近半年，两边团队每周至少有两到三次的线下沟通。“一开始他们把脾识别成肝脏，根本不知道腹腔脏器的位置，计算机识别也不知道如何识别。”有过数百例肝胆胰脾外科手术经验的金烁谈起当时沟通的细节时印象深刻。
在医生的指导下，技术团队逐渐学会分辨肝脏、肝脏血管、肝脏肿瘤等器官结构，也对术前肝脏分段、肝脏流域分析的功能需求有了进一步的理解。简而言之，就是通过门静脉和肝静脉的血管走形把肝脏分成七到八个小肝脏，形成肝脏地图；医生通过术前重建好的肝脏地图，找到肿瘤大概位置，进行术中操作。
智能系统一边开发，医生一边试用。如今医生只需将高质量三期ct图像数据传输到开发的云计算中心，由云计算中心将数据进行处理后形成模型，由后台工作人员检查，确认无误后将数据回传给医生。整个三维重建流程在10至15分钟完成，准确率可以达到95%以上。
金烁表示，三维重建和术前辅助诊断方便了医生解释手术风险和肝脏结构，“对双方的心理建设都是很好的东西” ，有助于患者教育和医患沟通。目前高精度全自动肝脏三维重建、肝段物理体积计算、自适应肝段分割三个功能已经实现，还有正在研发中的流域分析肝脏功能性体积计算，从而降低肝功能衰竭、出血、胆漏、肿瘤复发等术后并发症的概率。
智能系统离落地有多远
近几年来，肝脏三维可视化技术在全国越来越得到了广泛推广和应用，为术前准确诊断、手术方案个体化规划和手术入路选择提供决策。《复杂性肝脏肿瘤三维可视化精准诊治指南（2019版）》中已有对诊疗流程质量控制步骤和质量评分，可以帮助临床评估其应用的效果。统一的标准评价标准和同质化操作流程更有助于临床实践和科学研究。
那么，这项由清华大学精准医学研究院和清华长庚医院合作的智能系统，离正式“落地”还有多远？市场潜力如何？研发团队的统计数据显示，今年5月起术前规划系统在清华长庚医院、解放军总医院、302医院、吉林大学第一医院等多家三甲医院进行试用，已参与超过800例手术的辅助分析和治疗。团队还曾在一次高规格医疗论坛上做过调查，发现一些县市级的医院对该类型系统也有很大的需求。
作为辅助诊疗的医学影像领域从不缺乏竞争者。在王博看来，跟其他同类软件相比，该系统的竞争优势还在于运用算法设计，让未来临床应用的成本更低。现在，该系统正在申请cfda二类医疗器械生产许可证。
至于人们普遍关心的智能医疗系统风险承担和责任划分问题，金烁认为这款规划系统只是为医生提供便利和辅助作用，“真正承担责任的，不是这个系统”。
参考资料
1.郑荣寿,孙可欣,张思维等. 2015年中国恶性肿瘤流行情况分析[j].中华肿瘤杂志,2019,41( 1 ): 19-28.
2.毛一雷. 肝脏切除手术的肝功能保护[j]. 中华医学杂志, 2012, 92(45)
3.方驰华, 卢绮萍, 刘允怡. 复杂性肝脏肿瘤三维可视化精准诊治指南(2019版)[j]. 中国实用外科杂志, 2019(8).
