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数字智能化诊断与治疗技术在胆道恶性肿瘤中的应用
随着数字医学新时代的来临,一系列数字智能化诊断与治疗技术的出现对胆道恶性肿瘤诊断与治疗发展起到了重要的推动作用.笔者结合国内外相关文献和笔者团队近15年来应用数字智能化诊断与治疗技术在胆道恶性肿瘤诊断与治疗中的实践经验,对相关数字智能化诊断与治疗技术在胆道恶性肿瘤中的应用现状进行详细阐述.笔者将深入探讨以三维可视化、虚拟仿真手术、3D打印技术、虚拟现实、腹部手术导航、医疗大数据和人工智能-影像组学为代表的数字智能化诊断与治疗技术在术前评估、手术规划、实时指导手术等方面的应用,展望数字智能化诊断与治疗技术在胆道恶性肿瘤诊断与治疗研究中的新方向,推动该模式向智能辅助诊断与治疗方向发展.
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从数字虚拟人技术到数字化微创外科：三维可视化技术在肝门部胆管癌诊断与治疗中的转化应用
数字医学经历了从数字虚拟人技术到数字医学技术的转化,近10年来在临床医学各方面均有广泛应用,尤其是肝门部胆管癌,其因手术难度大,术前传统影像学(CT、MRI等)检查评估难以精准判断肿瘤横向及纵向侵犯情况.三维可视化技术在CT、MRI等检查获得器官和病变信息基础上,可获得更多、更清晰、更准确的数据;能直观、立体、准确地显示肿瘤侵犯周围重要血管的范围及血管变异情况,在肝门部胆管癌术前评估、手术规划、提高手术成功率、降低术后并发症发生率等方面发挥了重要作用,改变了“摸着石头过河”,实现了“看着石头过河”.数字医学技术在肝门部胆管癌的临床应用是转化医学的成功范例.
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影像学新技术在肝胆胰外科精准诊断与治疗中的应用
近年来,随着数字医学、钆塞酸二钠(Gd-EOB-DTPA)增强MRI、分子影像学、光和(或)声多模态成像等新型影像学技术的发展,肝胆胰外科进入了精准诊断与治疗的时代.二维诊断与治疗疾病的模式正在向三维模式转变,将以往看不清、看不全的内容逐步变为看得全、看得精;形态影像学正逐步向分子影像学发展,终将达到真正实现精确诊断与治疗的目标.
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虚拟肝脏外科的临床应用进展
Three-dimensional modeling of the liver using CT scan or MRI data improves surgical planning.Threedimensional simulation of hepatectomy facilitates intraoperative identification of the vascular anatomy and control of the hepatic blood flew,and accurately predicts the volume of liver to be resected and surgical margins.Preoperative virtual hepatectomy might be useful not only to facilitate laparoscopic hepatectomy but also to improve therapeutic efficacy. A virtual navigation system enables users to revert to previously recorded digital imaging data at any time during radiofrequency ablation procedures.The spatial information gained from three-dimensional imaging facilitates an appropriate needle path to the target and projects the intended ablation area in three dimenisions.The safety and efficacy of radiofrequency ablation assisted by this navigation system may substantially improve as it is used in clinical practice. Augmented reality superimposes the preoperative threedimensional liver model onto the real intraoperative view of the patient.Augmented reality provides surgeons with a transparent view of the liver and guides surgeons by providing virtual augmentation of their real surgical tools.These virtally augmented tools are tracked in real-time during the procedure,thereby optimizing therapy.
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数字化技术助力外科新发展
The in-depth development of digital technologies has brought new changes to surgery.In the new era,surgeons need to know not only the operating skills of the scalpel,but also the manipulation of new digital medical equipments and new information systems.The application of new technologies of the digital operating room,computer-assisted surgical navigation and robotic surgical systems directs the development of surgery in the path of intelligence,minimal invasiveness and safety.Digital technologies have helped to shape the further develop ment of the surgery.
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数字医学技术在肝胆管结石病诊断和治疗中的应用
Hepatolithiasis is a common disease in China with a high rate of residual stones up to 30％-90％ after surgery.Patients often require re-operation because the high rate of residual stones and stone recurrence.Because the calculi are deeply distributed in the liver,and the condition is often accompanied by anatomical variations,distortion and biliary strictures,traditional preoperative imaging examinations do not easily locate the lesioos precisely,making diaguosis and treatment difficult.In recent years,three-dimensional computed imaging and visual simulation have provided a novel preoperative diagnostie method for hepatolithiasis,and have offered a clearer radiologic basis for surgical planning.The value of digital medical technology in the diagnosis and treatment of hepatolithiasis is discussed in this article.
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3D胆道外科的现状与发展
数字医学技术开创了外科的3D时代.二维重建及可视化技术突破了临床诊断与治疗的瓶颈并广泛应用于肝胆管结石、肝门部胆管癌等胆道疾病,实现了胆道外科的解剖数字化、诊断程序化和于术可视化,犹如给外科医师戴上了“三维透视眼”.随着数字医学技术的发展及3D腹腔镜、达芬奇机器人手术系统等的广泛应用,胆道外科进入崭新的3D时代.
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胰腺3D外科
科学技术的发展不仅推动了社会的进步,更是对医学的成长产生了强大的推动作用.3D打印技术将与其他数字化生产模式一起,推动第三次工业革命的实现;新兴3D设备和新锐理念的不断涌现带来了人类医学外科的一次巨大飞跃,胰腺外科亦是受益于此.笔者近十年来一直致力于3D胰腺外科的基础和临床研究,将三维可视化技术应用到胰腺肿瘤诊断与治疗、胰周血管三维重建、胰腺肿瘤可切除性评估、胰瘘防治等,对胰腺外科发展提出了新思路,介绍了在3D时代胰腺肿瘤诊断与治疗中的进步以及新近设备(如达芬奇机器人手术系统、3D腹腔镜)所带来的相关优势.
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转化医学理念对数字医学的启迪
In the cross-cutting areas of information science and life science,a subdiscipline—digital medicine is established.As a new subdiscipline,several problems need to be resolved for the development of digital medicine. Paying attention to actual benefits and fulfilling the need in clinical practice are the demand for digital nedicine,and they are also the spirit of translational medicine. Deeply rooted in clinical practice and oriated by the requirement of clinicians are helpful for a healthier development of digital medicine research.
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外科今日:从烙铁到计算机
The reform of medical concepts,development of medical knowledge and innovation of medical techniques bring surgeons from the era of soldering iron to the digital era.In the 21st century,the demand for an excellent surgeon goes beyond by adding minimal invasiveness and optinal recovery of patients.With modern technology,we could obtain the information of external presentations as well as the internal relationship of organs by three dimensional reconstructions.With virtual technologies and robotic surgical systems,preoperative surgery planning and remote control of surgery could be realized currently.These changes are not only the reformation of minimally invasive surgcry,but also the trends of development of surgery in the 21st century.
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三维重建技术联合持久美蓝染色法在精准解剖性肝切除术中的应用
目的 评价三维重建技术联合持久美蓝染色在精准解剖性肝切除术中的临床价值.方法 回顾性分析2009年2月至2011年8月解放军总医院收治的12例肝细胞癌患者的临床资料.术前常规行CT或MRI增强扫描检查,并将所得数据进行三维重建,立体评估肝脏肿瘤的门静脉供血及其与毗邻脉管的空间解剖关系.随后采用持久美蓝染色技术行精准解剖性肝切除术.结果 三维重建所确定的肿瘤所在门静脉区域及其与相应肝蒂解剖关系的准确性为12/12,美蓝染色后的目标肝段与三维重建肝段的形状相符.本组行扩大半肝切除术2例,肝叶切除术3例,肝段(亚段)切除术5例,联合肝段切除术2例.12例患者肿瘤平均直径为5.6 cm(2.5～16.0 cm),平均手术时间为(150 ± 24) min,术中平均出血量为(236±25)ml,术后平均住院时间为(10±3)d,术后并发症发生率为2/12.所有患者平均随访14个月,2例患者出现肿瘤肝内复发,其中1例死于肿瘤进展.结论 采用三维重建技术有助于精确评估肝脏肿瘤与毗邻脉管的解剖关系,联合持久肝脏染色的方法可显著提高解剖性肝切除术的精准性.
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数字医学技术在经皮肝胆道镜碎石治疗肝胆管结石病中的应用
目的 探讨医学图像三维可视化系统(MI-3DVS)在经皮肝胆道镜碎石(PTCSL)治疗肝胆管结石病中的临床应用价值.方法 回顾性分析2007年1月至2012年9月两家临床研究中心收治的66例肝胆管结石病患者(南方医科大学附属顺德第一人民医院55例、南方医科大学珠江医院11例)的临床资料.运用MI-3DVS对CT图像进行三维重建,明确结石分布范围、数量、大小、形状等特点,以及与周围肝组织、血管、胆管的关系;术前确定疾病分型,制订PTCSL手术预案,指导施行PTCSL手术,根据术中及术后恢复情况综合评价三维重建可视化技术的应用价值.患者术后采用电话、门诊复查等方式进行随访.结果 采用MI-3DVS成功完成66例患者肝脏、胆道系统、结石、血管三维重建;清晰显示结石的大小、数量、形态、空间位置,胆管狭窄的位置、程度、长度以及周围血管的空间解剖关系.PTCSL手术预案与实际手术的符合率为95.5％(63/66).63例患者手术时间为(117±9)min,术中出血量为(18±1)ml,术后结石清除率为92.4％(61/66),术后并发症发生率为6.1％(4/66),术后住院时间为(15 ±4)d.本组患者随访时间截至2012年9月,中位随访时间为16个月(1～69个月),随访率为100.0％(66/66),术后结石复发率为9.1％(6/66),术后因肿瘤转移并发MODS死亡1例.结论 应用MI-3DVS对肝胆管结石病患者进行诊断和指导PTCSL手术,可有效提高PTCSL手术的安全性和有效性.
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基于校园网的数字医学平台构建与思考
为使数字化学习成为现实,提出数字医学平台的设计理念和构建目标,详细论述平台建设的具体内容,包括数字医学资源中心、数学医学学习中心、实验教学中心和管理中心等,为学生提供更加个性化的学习环境。
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基于项目的学习模式在医学信息学专业创新实践教学中的思考
介绍国内医学信息学专业教学现状，阐明基于项目的学习模式（Project—based Learning，PBL）的特点以及医学信息学专业对PBL教学的需求，具体探讨PBL在医学信息学创新实践教学中的作用，指出其优势及具体实施过程。
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我国数字医学概况
Digital medicine is a newly developed interdiscipline, which is based on the rapid development of medical imaging technology and other advanced technologies in information science, such as computer and internet etc.To let academic world comprehend the history, status, mission, and prospect of this new branch of science, this comment primarily review the major events related to the booming process in Chinese digital medicine, the published milestone works, and dominating applied technology.
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精准外科数字可视化研究进展
随着社会的信息化发展，许多学科、新技术相互交叉渗透，使得各个研究领域发展迅速。计算机科学、数学、信息学、电子学、机械工程学等多门学科与医学交织，形成一门新的交叉学科领域--数字医学［1］。而数字医学技术又在传统外科手术中掀起了一场变革，形成了一个以精准为特征的全新手术模式--精准外科手术。在术前借助CT和MRI等获取医学影像构建模型，进行手术模拟，在手术中以超声导航、电磁定位等技术进行引导，精准外科手术以精细的术前决策、精密的手术方案、精确的手术模拟、精准的手术作业而获得精美的手术效果，越来越受到外科医师的推崇［2］。
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10～12岁儿童胸椎关节突关节角三维数字化研究及临床意义
目的 通过薄层CT扫描和三维重建后测量,探索10～ 12岁儿童胸椎关节突关节角的形态特征和增龄变化规律,为临床胸椎关节相关疾病的早期诊治和预防提供理论依据.方法 选取无骨质破坏、畸形、骨折、肿瘤等椎骨形态结构未发生改变及既往未行脊柱相关手术的10 ～12岁儿童30例,行多排螺旋CT薄层扫描(0.625～ 1.25 mm),范围T1 ～ T12,将原始数据以DICOM格式导入三维重建软件进行相关指标测量及统计分析.结果 关节突矢状位角在侧别间相差均在10°以内,上关节突矢状位角在T1、T11、T12间、下关节突矢状位角在T3、T4、T9、T10和T12间差异均无统计学意义(P＞0.05)外,余差异均有统计学意义(P＜0.05).关节突冠状位角在侧别间差异比较均无统计学意义(P＞0.05),上下关节突冠状位角总体呈“尖峰状”趋势,大值位于T7～T9.上关节突水平位角侧别间仅在T2、T4、T8、T10和T12间、下关节突水平位角则在T7间差异有统计学意义(P＜0.05),上关节突水平位角无论左右侧,其在上胸段走势平稳,下胸段则呈递减趋势,下关节突水平位角侧别间除个别椎序外,也总体呈递减趋势,二者均在T11和T12中出现负角.结论 10 ～12岁儿童胸椎关节突关节角(冠状位角、矢状位角和水平位角)可直观地反映胸椎关节突随年龄增长的发育规律,验证了胸椎关节突关节角从颈椎的近水平位逐渐到胸椎的近冠状位,再到腰椎的近矢状位这一发育规律,且关节突关节角左右侧基本对称,其角度差值均小于10°.
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强化医疗行业数字医学电子档案建设的对策研究
目的:探究强化医疗行业数字医学电子档案建设的对策,以期推进数字医学电子档案的建立.方法:通过分析医学电子档案在医院发展中存在的重要作用,以及现存的医学电子档案管理中存在的不足,强化医疗行业数字医学电子档案建设的对策,对医疗行业数字医学电子档案的现状及改进方法进行探讨.结果:①现存的医学电子档案管理中存在的不足主要包括现存医学电子档案管理制度尚未精确的细化及责任化,缺乏专业的电子档案管理人员,电子档案管理中需要的硬件设施有待提高;②强化医疗行业数字医学电子档案建设的对策主要包括完善电子档案的管理,提高管理人员的素质,医院电子文档与纸质文档进行同步管理,加强电子档案的技术维护,加大电子档案管理的资金投入及完善电子档案的存储.结论:加强医疗行业数字医学电子档案建设刻不容缓,要提高电子档案的质量,应该明确现存的管理措施中存在的问题,并针对问题制定相应的对策.
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3D数字骨科学在个性化骨折临床治疗的应用与进展
随着人类社会进入21世纪后的科技爆发与第三次工业革命,数字化已经进入到人类生活的方方面面.数字化医学已经是现代医学发展的热门与核心方向,尤其是在骨科领域的应用.数字骨科学以计算机科学与骨科学相结合的新兴交叉学科,其涉及到数学、电子信息学、生物工程学、解剖学、计算机软件学、机械工程学等领域的交叉学科[1-2].现代数字化技术的飞速前进为医学的发展尤其是骨科学的发展与研究提供新的动力及方向,数字科学与骨科学在临床领域相互指导,在个性化骨折治疗方面相互融合,在与传统骨科学方面相互影响,现代数字骨科学在相互促进中应运而生.数字骨科学主要包括医学影像处理技术与计算机三维模拟技术、三维虚拟仿真与可视化技术、临床计算机辅助设计/计算机辅助制造(Computer assisted design/computer assisted manufacturing,CAD/CAM)技术、生物力学仿真技术、机器人辅助导航技术、三维有限元分析技术等[3].在精准医学指导下个性化骨折的治疗已成为数字化骨科学的发展目标.3D打印技术即快速成型技术通常是采用数字技术材料打印机来实现的,广泛应用于材料学、设计学工程学及医学领域.3D打印技术与数字骨科学的完美融合为临床中个性化骨折的治疗提供了保障与方案.
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三维打印个体化导板定位下微创穿刺HCH的疗效探讨
目的 探讨基于计算机辅助设计(CAD)的三维打印(3DP)个体化导板定位下微创穿刺引流术对高血压脑出血(HCH)患者的治疗效果.方法 选取自2015年9月至2017年5月滨州医学院附属医院神经外科诊治的108例HCH患者为研究对象,随机分为2组,穿刺组48例患者接受基于CAD的3DP个体化导板定位下微创穿刺引流术治疗,对照组60例患者接受小骨窗显微开颅术治疗,对比2组患者术后并发症发生率及临床疗效.穿刺组患者以头颅高分辨CT资料为基础,通过计算机辅助获得三维立体图像并设计1个包含穿刺通道的优个体化导板,采用3DP技术进行打印得到立体实物模型,术前凭借实物模型直观形象的同患者及家属进行病情介绍及手术方案的沟通,并模拟具体的微创穿刺过程.术中个体化导板定位指导穿刺方向及深度.结果 穿刺组患者术后并发症发生率和临床疗效与对照组对比,差异无统计学意义(P>0.05).结论 小骨窗显微开颅术治疗HCH已基本得到学者的公认,基于CAD的3DP个体化导板定位下微创穿刺引流术与小骨窗显微开颅术治疗HCH对比,治疗效果无差异,其安全可靠而值得推广应用,尤其在未达到显微治疗条件的基层医院.
