清華新聞網4月23日電 近日，清華大學醫學院生物醫學工程系國家特聘專家廖洪恩教授課題組在國際著名學術期刊《診療》（Theranostics: 2018 IF=8.063）上發表題為「實時多模態圖像引導的子宮肌瘤智能型高能聚焦超聲治療」（Real-time and multimodality image-guided intelligent HIFU therapy for uterine fibroid）的學術論文，並被選為該雜誌5月份的正封面論文（圖1）。
圖1 智能型高能聚焦超聲診療一體化（《診療》期刊2020年5月封面論文）
藉助多種醫學信息，外科手術的微創或無創療法由於其創口小、精度高、術後恢復性好等諸多優勢正在高速發展。在現如今的人工智慧與大數據時代，智能算法與大數據分析推動了多個領域的智能化進程，「智能+製造」成為我國從製造大國走向製造強國的重要一步。結合智能手段和醫療機器人，醫學信息智能化處理與診療方案可以有效提高治療精度與效率。與其他領域相比，醫療智能化有更高的精度、實時、安全要求。因此在醫學信息處理的過程中，需要快速準確地得到信息處理的結果並同時考慮系統的安全與可靠性。高能聚焦超聲治療（High-intensity focused ultrasound，HIFU）是一種典型的基於醫學信息對子宮肌瘤進行無創治療的方法（圖2）。然而，目前HIFU治療是由醫生手動完成圖像診斷和聚焦超聲控制，手動的操作、影像分析和複雜的培訓流程降低了HIFU療法的效率和普及程度。因此，智能化、高精度完成診療中的各個流程是未來的發展趨勢和研究重點，也將助推「中國製造2025」，為我國醫療器械的「彎道超車」提供機會。
圖2 智能型高能聚焦超聲診療一體化系統示意圖
本研究從臨床出發提出一種HIFU智能化診療的系統方案和流程，對智能診療和新型診療一體化理論進行了論證與探討。該系統通過對診斷與治療過程中多模態信息的自動處理、融合與分析得到實時的治療策略，實現對病灶在診斷與治療過程中的自主判斷、定位與跟蹤。同時，臨床中多模態信息被納入診療信息範圍之中並被處理分析，不僅可以為自動治療策略提供依據，更重要的是可以在一定程度上作為智能診療中的監控並保證安全性。研究通過多項定量化評估與臨床實驗證明，HIFU智能診療系統產生的診斷和治療策略在實驗中可以提高醫生的治療水平，學習曲線實驗證明初級與中級醫生在智能診療系統的輔助下產生的診療策略水平有明顯的提升（圖3）。該研究創新型地完成了智能HIFU診療系統的理念設計、方法驗證及臨床實驗，構建並提出了一套新的智能診療方案，為實現微無創外科治療創造了全新的診療環境。該研究不但為難治疾病提供新的解決方案，而且創建了比以往手術更安全更精確的治療方法，同時也為未來智能型微無創診療一體化臨床轉化奠定了理論基礎，將對智能診療一體化的推進與發展產生重要意義。
圖3.智能型高能聚焦超聲診療一體化系統的臨床應用
清華大學醫學院教授廖洪恩是該研究的通訊作者，博士生寧國琛為該研究的第一作者，重慶國家超聲醫療研究中心為該研究提供臨床實驗環境。該研究得到國家自然科學基金國家重大科研儀器研製項目、國家重點研發計劃「數字診療裝備研發」重點專項、北京市自然科學基金等項目支持。
廖洪恩課題組長期致力於醫學影像引導微創診療的研究，依據臨床手術過程中的實時信息指引，以實施精密治療從而提高治癒率和患者的生存質量（Quality of Life）為目的，致力於創建和推廣一種以增強現實醫學影像顯示技術和智能微創器械為診斷和治療平臺的精準微創診療一體化模式。課題組先後提出了基於術前術中多模態信息融合分析實時診療引導、智能型微創手術機器人輔助精準診療等理論與系統，為針對複雜外科疾病的跨尺度多模態成像引導智能化診療理論的建立奠定了堅實的基礎，相關研究被國際知名學術期刊《診療》（Theranostics）、《醫學影像分析》（Medical Image Analysis）、《IEEE醫學影像彙刊》（IEEE Transaction on Medical Imaging）、《柔性機器人技術》（Soft Robotics）等報導。廖洪恩本人曾獲國際醫學生物工程聯合會頒發的IFMBE青年學者獎、我國生物醫學工程學科最高科技獎「黃家駟生物醫學工程獎」「中國僑界貢獻獎」等重要獎項表彰。
原文連結：https://www.thno.org/v10p4676.htm
清華大學微創診療與三維影像實驗室：http://at3d.med.tsinghua.edu.cn/
供稿：醫學院
編輯：李華山
審核：程曦