 融资贷款 |  企业报道西电李军：做语音交互式智能手术辅助系统，我特别有使命感来源：发布时间：2016-06-28 10:02
以前研究脑电的西安电子科技大学生命科学技术学院李军老师，在参与学校立项的“语音交互式智能手术辅助系统”过程中，理工科背景的他，对于心脏、医学、医生职业以及科研的目的有了更加立体的感受。 从先心病临床问题出发 图像处理、信号处理、生物医电研究都是西安电子科技大学的传统方向，96年回国的田捷老师，主导研发的三维医学影像处理与分析系统3DMed，是一款针对教育和科研用途的免费医学图像处理软件，下载量位于全球第一，李军老师去年开始负责这款软件的运维。 先心病是先天性畸形中最常见的一类，占出生活婴的0.4%～1%，这意味着我国每年新增先天性心脏病患者15～20万，大多数患者需手术治疗校正畸形，但因为手术复杂程度高，全国可治疗此类病症的医生少之又少。 “从全国来讲，先心病是小孩死亡率最高的病，随着雾霾环境的影响、饮食不健康、工作压力大，中国的这个病比率在全世界最大，迫切的需要解决和预防方案”,李军表示。
广东省人民医院擅长复杂手术，先心病手术居于亚洲最领先水平。因为有很多临床问题，西电在医学图像处理方面具有基础，医院便希望借助计算机来解决这样的临床需求。 “前两天和广东省人民医院进行交流，中国目前能做先心病的医生很少，其中一类不超过十个，医生在做手术的过程中吃不准，要做两到三次，术前规划方案和术中不一致，经验丰富的医生可以现场改变手术方案，但遇到一些突发情况，就无法对术前手术方案进行修订，这是第二。” “第三个需求，小孩做完手术后到底怎么样，这里面有多重因素的影响，包括医生的手术技巧，比如心脏搭桥，3毫米的选择与4毫米的选择就是生与死的抉择。” 这就是复杂手术面临的三大挑战：开刀后解剖结构辨认困难、影像资料难以有效利用；术中决策仅依赖于医生一个人的判断；欠缺手术效果的预测评估手段。 语音交互式 智能手术辅助系统 为了有临床现场感受，2014年10月29日，李军和他的团队赴广东省人民医院交流，他也换上了工作服，坐在旁边，观摩了两场先心病手术。 “小孩深度麻醉，麻醉师实时监控呼吸等情况，四个研究生和博士打下手，心脏切开缝合，医生要经常询问现在呼吸、血氧怎样，如果能够实时显示想要的东西就能避免分心。” 此外，李军看到，一旦做手术了，没有人能够帮助医生，现场都是辅助人员，医生做手术都是凭经验、记忆，做手术前一般规划的草图很简单，遇到突发情况不一定能处理。 而且，复杂先心病有时要从早上11点做到晚上11点，医生接不了电话，上了手术台就与世隔绝。医生特别累，需要精神高度集中，很多医生站在那里不能动导致静脉曲张，消化系统也有问题。 这次的交流，更加加深了李军和团队的使命感，他们要通过研发一种语音交互式智能手术辅助系统，帮助医生在这个孤独的战场，拥有更好的装备和智囊团的协助，保证手术效果。 经过一年多的反复研究，该辅助系统的框架日渐清晰。其中，医学图像处理平台结合了MRI-CT三维影像融合、2D-3D柔性图像配准技术、手术规划导航系统、手术疗效预测评估等技术和服务，可将处理结果传输到不影响医生手术视野、轻便、佩戴舒适的可穿戴设备—一款智能眼镜上，医生则可以根据可穿戴设备实现对医学图像处理平台的语音命令控制和互动。 团队成员研究生杨茂青熟练地为记者演示该辅助系统，之所以要用语音控制，他表示，“当手术操作人员的眼或手已经被占用的情况下，再增加控制操作时，最好的办法就是人与设备的语音交互。由语音对机器发出命令，机器用语音做出应答，达到一种“语音鼠标”的功能效果，彻底解放医生的双手用于手术。”
该项目由田捷和生物医学工程系主任黄力宇老师主导，李军老师则带领着来自电子工程、通信、计算机、数学、生物医学、生物技术等不同专业背景的博士、研究生、本科梯度团队具体执行，这样的跨界研究正成为科研创新的方向。 今年5月7日，该项目获得了中美医药、医疗创新创业大赛西北地区第二名，挺进了国赛。 我们要做一个具有自主知识产权的产品 事实上，先心病的案例只是该辅助系统的一个应用方向，其还可应用于小儿外科、普通外科、骨科、神经外科、心血管内科、心胸外科等科室。 杨茂青表示，北京、上海、广州、西安四个比较大的城市三甲医院的上述科室都是未来的市场空间。 “我们要做成一个具有自主知识产权的产品，国外通常有很高的价格，一个是技术垄断，一个是专利保护，而且软件不公开，买了硬件设备后，新的软件也要被迫接受”，李军表示。 目前，整个系统的框架都已完善，李军坦言，图像处理技术他们已经拥有20多年，核心算法才是整个平台最重要的，他们的基础算法已做完，针对先心病的算法正在有条不紊的进行。 “但是心脏是活动的软组织，真正把心脏和血管提取出来，这个算法没有现成的，需要我们自己去挖掘和探索，模型建立需要以往的临床数据，之前医院没有这个意识，数据很难获取，也影响精确建模的过程，这是我们做模型过程中遇到的问题。” 除了自己做软件平台，他们也在和院里的硬件平台合作，“最开始我们用谷歌眼镜，虽然时尚，但是在医院不是很实用，通过产品临床实验的反馈信息，续航能力、通信质量上还有待提升，我们正在继续改进，要让医生戴起来舒服。” 李军认为，科研单位通常商业气息比较少，对于临床需求、市场需求，科研项目考虑较少，国家希望科研成果能够转化为现实生产力，他们就在朝这个方向迈进。目前该系统正在小范围内实验，包括动物实验以及省人民医院的临床试验。 “真正能做到主刀医生一般要15年时间，这比任何一个行业的培训时间都要长，年轻医生非常希望有这样的技术，就像老医生在旁边可以指导他。”
随着VR、AR技术的发展，李军希望为系统加入虚拟现实和增强现实技术，因为复杂手术全国没有多少个医生可以治疗，例如小孩突发情况不可能去大医院或者就能找到做手术的专家，借助云平台和可穿戴设备，专家可远程协助指导医生手术，现场实时指导和语音交互，符合医生的临床需求。 |
