當腫瘤治療裝上“導航”系統

張雅喬

近年來，以數據和計算方法為主的計算醫學開始出現并發展，以逼近真實的方式理解生命機理和疾病機制，提高疾病預測、臨床診療和健康維護水平，實現個性化精準醫療。

在2021年9月6日舉行的2021中國國際數字經濟博覽會上，新經濟智庫長城戰略咨詢發布了《中國數字醫療新賽道新物種研究報告2021》，并揭曉了中國數字醫療獨角獸企業等榜單。

報告顯示，過去十年，數字醫療賽道182家新物種企業共發生近700次融資事件，披露融資金額近2000億元人民幣。2010-2013年數字醫療賽道投融資金額以及數量平穩上升，2014-2019年進入快速增長期，2020年迎來爆發式增長，僅一年投融資事件就高達130次，披露投融資金額是2019年的2.3倍。

資本市場對數字醫療領域的火熱關注極大鼓舞著戴昆，去年，戴昆與王子軒、祝海、齊全組成四人海歸博士創新團隊，研發了一套針對介入手術的數字化輔助系統。

根據中泰證券研究所數據，目前在我國腫瘤病例每年新增約400萬患者，其中60-70萬腫瘤患者采用介入治療方式。巨大需求面前，四人創新團隊致力于技術攻關，在介入治療領域走在全國乃至世界前列。

介入手術的導航與預警系統

由于創傷小、恢復快、效果好等特點，介入栓塞手術在越來越多的腫瘤類疾病治療中，被用作除外科手術以外的首選治療方案，并被認為是未來醫學的發展趨勢。

什么是介入栓塞手術？

介入栓塞手術把搭載有化療或放療藥物的微球打入血管，微球隨著血液的流動到達給腫瘤供血的幾條血管，釋放藥物把腫瘤殺死。顯然，介入栓塞手術的關鍵，在于精準栓塞靶血管實施治療，避免栓塞非靶血管造成正常組織和器官損傷。

然而目前來說，微球打在血管樹的哪個位置、打多少劑量的藥，依靠的是醫生的經驗判斷，這往往會存在一定的判斷偏差，影響治療效果。盡管介入栓塞手術已經發展了近50年，國內甚至國際上對此仍采取保守療法，盡量使用較低劑量的藥物，以免由于藥物流到其他血管而傷到正常的組織。

戴昆是四人團隊中的首席計算機仿真專家，擁有美國康州大學冶金專業博士和哈爾濱工業大學鍛壓專業博士雙博士學位，曾在美國學習和工作多年，期間主要從事CAE領域的研究和分析。所謂CAE，指的是仿真分析技術，廣泛用于工業制造領域，能校驗設計的正確性，避免浪費和失誤，有效地降低研發成本，縮短研發周期。

當仿真技術與介入醫學進行跨學科融合，就有了針對介入栓塞手術智能導航與預警方面的研究，在此基礎上，創新團隊開發了全球首款面向臨床應用的商業化產品“釔90微球放射栓塞手術計劃系統”，這是針對放射性微球治療技術而開發的介入手術精準計劃系統，能夠極大提高介入手術的準確性和可靠性，降低損傷和死亡率。

戴昆對此做出進一步解釋：“由于介入栓塞手術強調精準栓塞靶血管實施治療，就需要通過計算來仿真模擬微球進入血管之后的走向。醫生應該在哪條血管分支上打藥？應該打多少藥？這條血管會不會出現壓力過大而反流的情況，從而導致藥物無法到達靶向位置？這些都需要事先計算，來判斷可能會出現的情況，在術前優化注射位置和注射劑量，從而在保證正常器官組織不受損傷的情況下，最大程度地進行腫瘤靶向治療。”

王子軒是韓國朝鮮大學醫學博士，同時也是青島市衛生系統第二、三屆專業技術拔尖人才，第八屆青島市青年科技獎獲得者。祝海則是青島大學生理學博士，澳大利亞墨爾本St. Vincent's Hospital訪問學者。二人在公立三甲醫院有著豐富的臨床工作經驗，是團隊中的首席醫學專家，負責設計產品需求，把握整體研究方向。

祝海打了一個形象的比方：“就像我們出門就要看導航一樣，到達一個目的地，導航會告訴你哪條路會堵車，到達目的地的最佳路線是什么，要花多長時間。這也是一套導航系統，會告訴你手術的下一步應該怎么做，從而達到指導手術的目的。”

齊全擁有赫爾大學（英國）計算機科學專業哲學博士學位，作為國家“青年高層次人才計劃”專家，他擔任團隊中的首席人工智能算法專家，負責人體組織的數字化建模，以形成三維數字化影像，戴昆在數字化影像中模擬人體生理系統的運行。

“釔90微球放射栓塞手術計劃系統”針對人體的不同器官做出相應的調節，第一個目標器官瞄準的是肝臟，王子軒對此解釋，由于中國是世界上肝癌發病率第一位的國家，對肝部腫瘤的介入栓塞手術需求量巨大。

四人的跨界合作從2020年開始，經過一年多時間的研究，形成和申報了首批4項發明專利，該技術研究成果填補了介入栓塞手術相關領域的空白，處于全球領先水平。目前“釔90微球放射栓塞手術計劃系統”已經著手準備開始進入動物實驗階段。

智慧化有助于實現醫療均質化

王子軒從事介入專業20年，結合長期以來在臨床手術中的觀察，他將這一產品的價值歸為幾點。

首先，它實現了手術質量的均質化。在優質醫療資源相對短缺且分布不均的當下，“看病難”是一個長期存在的不容忽視的問題。如何讓患者在不同醫院能享受到相同或相似水平的醫療，如何讓高端醫療資源下沉，成為一個亟待解決的關鍵性問題。“面對不同的病患，目前醫生主要是依靠自身經驗和專業判斷來制定不同的手術方案，對那些資歷尚淺、專業能力欠缺的醫生來說，新研發的系統具有一定的輔助和指導意義，能夠有效提高手術方案的精確度，減少并發癥的發生。”王子軒說，“另外，這也是一套不斷學習的人工智能系統，通過不斷的提高迭代，能夠不斷提升手術的精準度。”

另一個價值在于，由于技術限制，目前的介入栓塞手術依賴二維圖像進行，縱深信息顯示不足，這是所有從事介入手術的醫生都會遇到的麻煩。新研發的系統是三維的立體分析，有效彌補了二維分析的信息缺失。

還有不容忽視的一點，新研發的系統能夠通過精確計算，最大程度地估計手術中可能出現的風險，從而降低因預判不足而造成的正常組織損傷的風險。“從這方面來說，計算機的計算能力確實是高于醫生的經驗判斷的。”王子軒說。