莊建

廣東省人民醫(yī)院心臟外科首席專(zhuān)家、主任醫(yī)師、教授、博士生導(dǎo)師，廣東省心血管病中心主任，WHO心血管病研究與培訓(xùn)合作中心主任，廣東省華南結(jié)構(gòu)性心臟病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，廣東省人民醫(yī)院心血管醫(yī)學(xué)3D打印實(shí)驗(yàn)室主任，國(guó)家百千萬(wàn)人才工程人選，國(guó)務(wù)院政府特殊津貼專(zhuān)家，全國(guó)人大代表。

帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展多項(xiàng)新術(shù)式應(yīng)用于復(fù)雜先天性心臟病外科治療，率先建立省級(jí)先天性心臟病防治網(wǎng)絡(luò)，率先開(kāi)展先天性心臟病產(chǎn)前產(chǎn)后一體化診療模式臨床應(yīng)用，率先開(kāi)展產(chǎn)時(shí)胎兒心臟病外科治療和胎兒先天性心臟病宮內(nèi)介入治療，率先將3D打印、虛擬現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)綜合應(yīng)用于先天性心臟病輔助診療。

創(chuàng)新感言

“所有的創(chuàng)新，包括新方法、新技術(shù)和新事物等，都不是為了別的任何目的，只是為了給病人提供更好的診治服務(wù)。某種創(chuàng)新哪怕是對(duì)診治有一點(diǎn)點(diǎn)新幫助，都值得花費(fèi)大量時(shí)間精力去研究，因?yàn)槲覀兪轻t(yī)生，應(yīng)該窮盡所有的方法去治病救人。

盼望醫(yī)工結(jié)合研究更火熱，建立更好的交流平臺(tái)促進(jìn)新技術(shù)落地到臨床，給病人提供更好地診治服務(wù)。”

心臟如人拳頭般大小，是機(jī)體的動(dòng)力泵，在心臟上做手術(shù)，需要無(wú)比精準(zhǔn)。

哪怕有充足的標(biāo)本，醫(yī)生也要經(jīng)過(guò)8-10年輔助手術(shù)及反復(fù)標(biāo)本模擬才能煉出來(lái)，才有機(jī)會(huì)主刀心外科手術(shù)。哪怕最富經(jīng)驗(yàn)的“心術(shù)”專(zhuān)家，面對(duì)動(dòng)輒10小時(shí)以上的手術(shù)時(shí)長(zhǎng)，也擔(dān)心自己腦子里的解剖結(jié)構(gòu)、空間位置記憶不可靠而出錯(cuò)。

在華南，廣東省人民醫(yī)院莊建團(tuán)隊(duì)無(wú)疑是心臟病領(lǐng)域最頂尖的，近年來(lái)，他們致力于解決痛點(diǎn)，大力推動(dòng)“黑科技”幫助結(jié)構(gòu)性心臟病的診治水平提升，3D打印、虛擬現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)、人工智能和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)等已經(jīng)率先應(yīng)用于醫(yī)學(xué)臨床，從根本上改變心臟外科手術(shù)的診治模式，保證手術(shù)安全性，減少人為誤差。

示范：醫(yī)生異地“并肩”做手術(shù)

41歲的田女士，一直受先天性心臟病折磨，氣促、胸痛時(shí)時(shí)相伴，今年3月底病情拖延至重癥，到高州市人民醫(yī)院就診時(shí)已經(jīng)不能下地行走了。

4月3日，田女士成為全國(guó)首場(chǎng)AI+5G遠(yuǎn)程微創(chuàng)心臟手術(shù)的患者，當(dāng)日10:00-12:50,廣東省人民醫(yī)院心研所的專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)與400公里外的當(dāng)?shù)蒯t(yī)生攜手，為田女士修補(bǔ)好心臟病房間隔上一個(gè)3.5厘米直徑的巨大孔洞。這樣的遠(yuǎn)程手術(shù)，田女士不用轉(zhuǎn)送，省醫(yī)專(zhuān)家不用“飛刀”，省了兩份折騰。

術(shù)時(shí)4個(gè)鐘，其實(shí)功夫早在幾天前做足。

一是高州醫(yī)生將田女士所有影像檢查、檢驗(yàn)資料通過(guò)5G傳來(lái)，省醫(yī)應(yīng)用自主研發(fā)的AI建模軟件進(jìn)行三維建模，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）做出手術(shù)規(guī)劃，從患者上手術(shù)臺(tái)體位、定位、手術(shù)入路、灌注保護(hù)液、建體外循環(huán)、切開(kāi)心房、修補(bǔ)、縫合等一目了然；二是省醫(yī)的3D打印實(shí)驗(yàn)室，4小時(shí)將病變心臟按1:1大小打印出來(lái)，所有心血管結(jié)構(gòu)一清二楚，也是3D打印，讓田女士真切知道自己的病狀多重——她的心臟已經(jīng)擴(kuò)大至柚子那么大！

術(shù)前，兩地專(zhuān)家碰頭，多次通過(guò)VR、3D心臟查對(duì)、模擬，一起“鉆進(jìn)”患者心臟，對(duì)狀況與應(yīng)對(duì)策略心中有底；術(shù)中，每到打孔、縫合、阻斷等關(guān)鍵處，高州醫(yī)生都能有VR、省醫(yī)專(zhuān)家語(yǔ)言的雙重指引。

“這手術(shù)不算復(fù)雜、疑難，不然的話(huà)，還可能上MR（混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)），虛擬心臟模型與現(xiàn)實(shí)心臟重合，術(shù)中得到導(dǎo)航?！鼻f建教授說(shuō)。

創(chuàng)新：三種三維“黑科技”已惠及近500例患者

3D打印技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)、人工智能和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)……這些看似與醫(yī)學(xué)臨床應(yīng)用關(guān)系不大，卻正在被廣東省人民醫(yī)院、廣東省心血管病研究所莊建教授團(tuán)隊(duì)全力應(yīng)用中，開(kāi)展“結(jié)構(gòu)性心臟病人工智能輔助診療與評(píng)價(jià)系統(tǒng)”相關(guān)研究。

2017年10月，他們聯(lián)合省內(nèi)高科技公司，成立國(guó)內(nèi)首個(gè)心血管醫(yī)學(xué)3D打印醫(yī)研企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室；2018年3月末，莊建帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，完成全球首例在MR（混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)）輔助下的復(fù)雜先心病手術(shù)。自2018年3月初版系統(tǒng)發(fā)布后，三種三維技術(shù)開(kāi)始全面常規(guī)應(yīng)用于臨床，截至2019年6月已經(jīng)惠及近500例患者。

“利用CT等影像數(shù)據(jù)構(gòu)建心血管3D數(shù)字，通過(guò)3D打印機(jī)可以打印出1:1的心血管結(jié)構(gòu)模型，可用于術(shù)前診斷、術(shù)前手術(shù)規(guī)劃與模擬操作、術(shù)中導(dǎo)航和醫(yī)患溝通等；通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以讓心血管結(jié)構(gòu)由二維變?yōu)槿S，可以對(duì)虛擬心臟模型進(jìn)行全方位的觀察等。”莊建教授說(shuō)。

另一方面，團(tuán)隊(duì)引進(jìn)國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀的人工智能和大數(shù)據(jù)人才團(tuán)隊(duì)，將這兩種技術(shù)與臨床大數(shù)據(jù)相結(jié)合，研發(fā)出精準(zhǔn)的輔助評(píng)價(jià)模型為臨床所用，從根本上改變現(xiàn)在先心病外科手術(shù)的診治模式，減少人為誤差，為患者提供更好的治療與服務(wù)。目前已經(jīng)取得一定成果，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化程度較高的人工智能建模，建模時(shí)間從以前的2-6個(gè)小時(shí)縮短到兩分鐘以?xún)?nèi)。

3種三維“黑科技”，到底能如何幫到醫(yī)學(xué)臨床？莊建教授以肺動(dòng)脈閉鎖手術(shù)為例說(shuō)明。

由于肺動(dòng)脈閉鎖，患兒只能心臟供血等于沒(méi)了樹(shù)干，代償供血的側(cè)分枝只能混亂象灌木叢，逮著一處薄弱的血管就長(zhǎng)。以往解除閉鎖手術(shù)算得上超大手術(shù)——需要左右胸各開(kāi)一個(gè)切口，將一團(tuán)亂麻般“灌木叢”側(cè)支血管找到，分別游離，再在胸口正中開(kāi)一個(gè)切口，把它們一一拼接到解鎖的肺動(dòng)脈上，一臺(tái)手術(shù)至少超過(guò)10個(gè)小時(shí)，往往“早上八九點(diǎn)上臺(tái)，做到晚上八九點(diǎn)”。術(shù)前根據(jù)CT重建好虛擬三維心臟影像后，應(yīng)用MR混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，術(shù)中將虛擬心臟投射到手術(shù)臺(tái)上方，開(kāi)胸后將虛擬心臟“放入”胸腔同實(shí)際心臟重合，根據(jù)影像指引，找到每一根側(cè)支血管的起源、走向、游離環(huán)境等。

這樣的應(yīng)用，將術(shù)時(shí)一下減少1/3以上！因?yàn)槭中g(shù)時(shí)間越長(zhǎng)，手術(shù)費(fèi)用越高，所以這樣患者無(wú)疑是省錢(qián)又安全了。更值得一提的是，術(shù)時(shí)大減，手術(shù)室輪轉(zhuǎn)速度加快，就有更多的患者得到更快的治療機(jī)會(huì)。

展望：突破醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)瓶頸

目前，3D虛擬技術(shù)與AI、大數(shù)據(jù)應(yīng)用，已經(jīng)從心臟病逐漸向神經(jīng)外科、骨科、肺科等領(lǐng)域嘗試應(yīng)用，更多結(jié)構(gòu)性病變的診治模式改變。

不過(guò)，莊建教授更為看重的是突破醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)瓶頸的應(yīng)用前景。

醫(yī)學(xué)界業(yè)內(nèi)一直有“技術(shù)都是在病人身上練出來(lái)的”說(shuō)法，這是事實(shí)，比如在復(fù)雜先心領(lǐng)域，病變解剖學(xué)特別復(fù)雜，而手術(shù)治療需要無(wú)比精準(zhǔn)。以前，年輕醫(yī)生正常需要8-10年進(jìn)行輔助手術(shù)以及反復(fù)的標(biāo)本模擬與訓(xùn)練才能練出來(lái)，偏偏心臟病的標(biāo)本異常缺乏；哪怕有機(jī)臺(tái)上臺(tái)了，但心臟病專(zhuān)家都知道，一直以來(lái)手術(shù)非常依賴(lài)B超、CT、MR，造影等結(jié)果，其二維、斷層結(jié)構(gòu)等，無(wú)比考驗(yàn)醫(yī)生的解剖學(xué)才能、空間位置感，術(shù)前你在電腦里哪怕看好記熟三維重建圖，但10小時(shí)手術(shù)下來(lái)，人的記憶就不可靠了。

有了三維“黑科技”，將心臟解剖一一在術(shù)者面前呈現(xiàn)，病灶大小、位置、與比鄰關(guān)系等等，一清二楚，不用全靠經(jīng)驗(yàn)與手感。可以說(shuō)，只要年輕醫(yī)生夠勤奮，在標(biāo)本上練出來(lái)，完全沒(méi)問(wèn)題。

莊建團(tuán)隊(duì)還正在力爭(zhēng)自建一個(gè)病例標(biāo)本庫(kù)。心臟病實(shí)體標(biāo)本難得，病例是關(guān)鍵，目前省醫(yī)已積累了2萬(wàn)多例先天性心臟病圖像數(shù)據(jù)，待三維建模完成后，既可隨時(shí)調(diào)出虛擬標(biāo)本模型，也可隨時(shí)打印出實(shí)體標(biāo)本模型，從而實(shí)現(xiàn)更快更有效的臨床醫(yī)生培訓(xùn)教學(xué)。

此外，“結(jié)構(gòu)性心臟病人工智能輔助診療與評(píng)價(jià)系統(tǒng)”研究正在開(kāi)展，將來(lái)哪種病變可做什么手術(shù)、能達(dá)到什么效果以及如何預(yù)防遠(yuǎn)期發(fā)生的問(wèn)題，該系統(tǒng)都可以輔助決策判斷，屆時(shí)年輕醫(yī)生也可以是“老醫(yī)生”。

鏈接：3D讓醫(yī)生“走進(jìn)”患者心臟

3D打印心臟：

通過(guò)將二維的斷層影像重新建模、上色，使用3D打印機(jī)一次成型制作出和實(shí)際情況一致的心臟模型，醫(yī)生可在“心臟”上模擬手術(shù)操作，“術(shù)后”模型可作評(píng)價(jià)手術(shù)效果，確定最優(yōu)手術(shù)方案。

VR輔助“心術(shù)”：

VR即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，頭戴顯示器，醫(yī)生就能放大并“走進(jìn)”患者心臟內(nèi)部，最近距離觀察心臟畸形病變，充分掌握解剖信息、制定手術(shù)方案。

MR輔助“心術(shù)”：

MR即混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，真實(shí)世界和虛擬世界混合而產(chǎn)生可視化環(huán)境。醫(yī)生戴上混合現(xiàn)實(shí)眼鏡，能隨時(shí)對(duì)心臟三維模型進(jìn)行全方位的觀察，甚至可觀察到虛擬心臟內(nèi)部，可在手術(shù)臺(tái)上實(shí)時(shí)導(dǎo)航。

來(lái)源：廣州日?qǐng)?bào)