2020年1月10日,對於山東省數字醫學與計算機輔助手術重點實驗室主任、青島大學附屬醫院(下稱青大附院)院長董蒨來說,是幸福的一天。
這一天,國家科學技術獎勵大會在北京舉行,黨和國家領導人出席大會並為獲獎代表頒獎。董蒨作為首位完成人,青大附院作為第一完成單位的成果「基於小兒肝膽胰計算機輔助手術系統研發、臨床應用及產業化」榮獲2019年度國家科技進步獎二等獎。
「這一刻我很幸福。我用我的研究成果拿到了獎勵,也挽救了很多孩子及成人的生命,也有很多人使用我的研究成果去拯救患者生命,這都是讓我感到幸福的事情。」不僅是醫學技術上的成就感,讓董蒨幸福的還有這次研究成果也促進了數字醫療產業的發展,「我們帶動企業一起關注數字醫療領域,最起碼給大家趟出一條產學研合作的路子。」
他帶領團隊醫學創新的過程,其實也是產學研合作的過程,這在很大程度上映射出公立醫院醫學創新的共性路徑。
兩個孩子
7年前,一個4歲女孩在爸爸倒車時被車輪從肚子上軋過,肚子因充血高高隆起,命在旦夕。CT顯示,她可能肝臟受損,但具體傷情如何,不得而知。這讓董蒨遇到了史無前例的困難:一打開腹膜,血噴到天花板上,各種傷口、斷裂層出不窮,才修補動脈傷,又發現了靜脈傷……後來他才發現,車輪碾過女孩肚子時,肝臟被後面的脊柱隔斷。但這樣的傷勢,卻被肝臟前葉擋住,剛一打開腹腔是看不到的。
經全院幾十位專家會診緊急處理、4天呼吸機治療,最後女孩被搶救過來。這個得到CCTV報導的手術雖然有驚無險,卻讓董蒨刻骨銘心。他開始思考,能否有一個系統,讓醫生在手術前就知道哪個內臟、哪根血管出了問題,而不是打開腹腔臨時一個個去找?
2019年,又一個不幸的4歲男孩被越野車軋過肚子,和7年前的小女孩幾乎一模一樣,他的左、右肝之間後面幾乎全斷了。
但這一次,男孩的CT數據傳到計算機輔助手術系統裡,15分鐘內,三維重建就傳到了手術室。精準的手術規劃後,董蒨胸有成竹地拿起手術刀,一開腹就直奔主題:肝左葉切除、血管修補、肝臟修補……因為傷情盡在掌握,醫生不再緊張困惑,搶救效果明顯提高,孩子也安然度過危機。
兩次一樣的病情,不一樣的手術過程,全因一套計算機輔助手術系統。
兩個男人
2013年1月6日,是董蒨終生難忘的日子。
當時,他正負責一個「十二五」科技支撐計劃課題,但因缺乏技術支撐,課題立項一年半之後,仍然進展緩慢。這天,海信集團董事長周厚健的到訪,讓董蒨突發奇想:何不請周厚健幫忙介紹計算機高手,協助這個課題?
在他向周董細說這項課題及他心中數字醫學夢想後,周厚健當即承諾:「我來幫助你。」
於是,兩個男人帶著兩個團隊開啟了長達兩年的緊密合作。「我的學生們都曾在海信待過三個月到半年時間,他們與工程師一起根據臨床數據隨時溝通,為產品研發解決了很多問題。」與此同時,董蒨的實驗室裡也為海信集團工程師們設有專門辦公桌。「我們還經常召開視頻會議,遇到問題隨時溝通、隨時解決。」從研發到落地需要反覆實驗,董蒨所帶領的青大附院團隊與海信專家團隊一起度過無數個不眠之夜,用數十頭豬的肝臟做實驗,終於研發出「小兒肝膽胰計算機輔助手術系統」——「海信CAS計算機輔助手術系統」與「海信SID外科智能顯示系統」。這套系統能對二維CT數據進行三維重建,把腹部臟器和血管從各個角度詳細展現在屏幕上。醫生可進行精準的手術模擬、手術規劃和導航。
簡單來說,海信CAS即肝臟的三維數字成像:將近千張原始CT片中的數據輸入系統,電腦會自動建立虛擬立體的數字肝臟。因此,不用開膛破肚,醫生便可三維觀察病變與血管、臟器的關係,精確計算臟器、病變的體積,還可實施虛擬手術切除,確定最佳手術切除線,從而最大限度保留正常肝組織,減少手術出血量,降低術後患者肝功能衰竭的風險。
海信SID即術中手勢控制導航:通過智能識別,該設備可在術中根據醫生手勢指揮,三維立體展現數字肝臟的不同側面和不同角度,既方便醫生迅速判斷手術操作路徑,又保證操作環境無菌無汙染。
一個目的
「醫學技術是沒有專利的,現代醫學就是為了更好地造福人類。」當發現新的技術時,董蒨恨不得分享給全世界。分享並共同進步,這是董蒨創新的目的之一。
為便於國內外同行共享科技創新成果,董蒨團隊通過三維重建,構建小兒肝膽胰三維可視化精準診療新技術體系;基於合作成果和騰訊技術支持,進一步建立全球最大的人類數字肝臟資料庫開放平臺。在大數據支持下,董蒨又在全球提出新的、適合中國人體特點的、以中國人名命名的肝臟分段體系,即「Dong’s數字肝臟分段體系」,並將中國人體肝臟分為ABCD四種類型。「這個分類讓中國乃至世界的醫生再次了解人類肝臟的極其複雜性,所以在每次肝臟外科手術前,都應該進行更加精準的肝臟檢查。」董蒨說。
9月13日,董蒨收到一份來自世界機器人外科學會主席的邀請函。信中提到,海信CAS設備和技術已經與世界最高端的手術機器人,一起裝備在全世界手術機器人培訓中心,用來培訓全世界的頂端醫生。
這套手術系統及技術已經走向世界最高的醫學科技舞臺。目前系統已經在北京301醫院、復旦大學附屬醫院等全國100多家醫院得到應用,從小兒肝膽外科拓展到其他臟器外科,從孩子拓展到成人,完成手術已達6800餘例。這套系統促進中國高科技數字醫療設備擺脫完全依賴進口的窘境,引領中國數字醫療進入世界領先行列。
在此過程中,一個在全國影響更廣的事情是祛毒豬肝的研發。「祛毒豬肝的研發,是我們在此次研發中延伸的科研產品。」由於研發過程裡,醫生與工程師常「殺豬」做實驗,他們想到:作為人們餐桌上的佳餚補品,肝臟雖是解毒器官,但「這個解毒器官裡是不是有一些還沒來得及解的毒,會被吃到人體內?」
科學研究、對美食的嚮往再加上創新思維,最終造就了祛毒豬肝技術的產生。據了解,董蒨團隊推出「青英董氏祛毒豬肝」系列產品,在保證安全無毒的前提下,可改善豬肝食用口感。相比手術輔助系統,祛毒豬肝的影響面或會更廣,「我希望全國人民都能吃上祛毒豬肝。」
一個未來
9月24日,青大附院副院長牛海濤帶領手術團隊,為身處近3000公裡外的膀胱癌患者實施膀胱根治性切除手術。
牛海濤在青大附院操作新一代國產原研手術機器人——「妙手」系統的主操作手,通過5G網絡遠程控制西秀區人民醫院手術室裡的「妙手」從操作手,為患者做機器人輔助腹腔鏡膀胱根治性切除手術。此次手術是世界上首例5G聯合國產原研手術機器人的超遠程泌尿外科手術。
據董蒨介紹,手術的成功,是青大附院、海信集團、威高集團醫工合作的又一個裡程碑。「這種新型手術是產學研合作的重大成果,也代表了未來醫學趨勢。」
新型手術是董蒨團隊創新的另一領域。董蒨希望能探索到未來醫學發展趨勢,數字醫學就是他的突破口。在董蒨看來,數字醫學是一個學科最高端的發展領域,「未來已來,如果醫生掌握了數字醫學,就掌握了學科發展方向。」
數字醫學是一門新興的多領域交叉學科,其出現和快速發展,改變了近百年來疾病的基本診斷和常規治療模式。「沒有一代代人的創新,就沒有醫學的進步。」雖然出身於小兒肝膽,但董蒨的夢想絕不會止步於小兒肝膽。「我希望我的創新領域是從肝膽拓展到全身器官,從孩子拓展到成人,讓所有人群都能受益。」
科研是醫院永久的主題,醫學與信息技術的融合,是不能僅憑單個醫生、某家醫院、一個技術團隊實現的,往往需要產學研多方克服各自短板,合作研發。而董蒨帶領團隊走出的這條產學研合作之路,極大地提升現代醫學的技術水平,也讓青大附院的手術進入全新的可視化資訊時代。