当肿瘤治疗装上“导航”系统

张雅乔

近年来，以数据和计算方法为主的计算医学开始出现并发展，以逼近真实的方式理解生命机理和疾病机制，提高疾病预测、临床诊疗和健康维护水平，实现个性化精准医疗。

在2021年9月6日举行的2021中国国际数字经济博览会上，新经济智库长城战略咨询发布了《中国数字医疗新赛道新物种研究报告2021》，并揭晓了中国数字医疗独角兽企业等榜单。

报告显示，过去十年，数字医疗赛道182家新物种企业共发生近700次融资事件，披露融资金额近2000亿元人民币。2010-2013年数字医疗赛道投融资金额以及数量平稳上升，2014-2019年进入快速增长期，2020年迎来爆发式增长，仅一年投融资事件就高达130次，披露投融资金额是2019年的2.3倍。

资本市场对数字医疗领域的火热关注极大鼓舞着戴昆，去年，戴昆与王子轩、祝海、齐全组成四人海归博士创新团队，研发了一套针对介入手术的数字化辅助系统。

根据中泰证券研究所数据，目前在我国肿瘤病例每年新增约400万患者，其中60-70万肿瘤患者采用介入治疗方式。巨大需求面前，四人创新团队致力于技术攻关，在介入治疗领域走在全国乃至世界前列。

介入手术的导航与预警系统

由于创伤小、恢复快、效果好等特点，介入栓塞手术在越来越多的肿瘤类疾病治疗中，被用作除外科手术以外的首选治疗方案，并被认为是未来医学的发展趋势。

什么是介入栓塞手术？

介入栓塞手术把搭载有化疗或放疗药物的微球打入血管，微球随着血液的流动到达给肿瘤供血的几条血管，释放药物把肿瘤杀死。显然，介入栓塞手术的关键，在于精准栓塞靶血管实施治疗，避免栓塞非靶血管造成正常组织和器官损伤。

然而目前来说，微球打在血管树的哪个位置、打多少剂量的药，依靠的是医生的经验判断，这往往会存在一定的判断偏差，影响治疗效果。尽管介入栓塞手术已经发展了近50年，国内甚至国际上对此仍采取保守疗法，尽量使用较低剂量的药物，以免由于药物流到其他血管而伤到正常的组织。

戴昆是四人团队中的首席计算机仿真专家，拥有美国康州大学冶金专业博士和哈尔滨工业大学锻压专业博士双博士学位，曾在美国学习和工作多年，期间主要从事CAE领域的研究和分析。所谓CAE，指的是仿真分析技术，广泛用于工业制造领域，能校验设计的正确性，避免浪费和失误，有效地降低研发成本，缩短研发周期。

当仿真技术与介入医学进行跨学科融合，就有了针对介入栓塞手术智能导航与预警方面的研究，在此基础上，创新团队开发了全球首款面向临床应用的商业化产品“钇90微球放射栓塞手术计划系统”，这是针对放射性微球治疗技术而开发的介入手术精准计划系统，能够极大提高介入手术的准确性和可靠性，降低损伤和死亡率。

戴昆对此做出进一步解释：“由于介入栓塞手术强调精准栓塞靶血管实施治疗，就需要通过计算来仿真模拟微球进入血管之后的走向。医生应该在哪条血管分支上打药？应该打多少药？这条血管会不会出现压力过大而反流的情况，从而导致药物无法到达靶向位置？这些都需要事先计算，来判断可能会出现的情况，在术前优化注射位置和注射剂量，从而在保证正常器官组织不受损伤的情况下，最大程度地进行肿瘤靶向治疗。”

王子轩是韩国朝鲜大学医学博士，同时也是青岛市卫生系统第二、三届专业技术拔尖人才，第八届青岛市青年科技奖获得者。祝海则是青岛大学生理学博士，澳大利亚墨尔本St. Vincent's Hospital访问学者。二人在公立三甲医院有着丰富的临床工作经验，是团队中的首席医学专家，负责设计产品需求，把握整体研究方向。

祝海打了一个形象的比方：“就像我们出门就要看导航一样，到达一个目的地，导航会告诉你哪条路会堵车，到达目的地的最佳路线是什么，要花多长时间。这也是一套导航系统，会告诉你手术的下一步应该怎么做，从而达到指导手术的目的。”

齐全拥有赫尔大学（英国）计算机科学专业哲学博士学位，作为国家“青年高层次人才计划”专家，他担任团队中的首席人工智能算法专家，负责人体组织的数字化建模，以形成三维数字化影像，戴昆在数字化影像中模拟人体生理系统的运行。

“钇90微球放射栓塞手术计划系统”针对人体的不同器官做出相应的调节，第一个目标器官瞄准的是肝脏，王子轩对此解释，由于中国是世界上肝癌发病率第一位的国家，对肝部肿瘤的介入栓塞手术需求量巨大。

四人的跨界合作从2020年开始，经过一年多时间的研究，形成和申报了首批4项发明专利，该技术研究成果填补了介入栓塞手术相关领域的空白，处于全球领先水平。目前“钇90微球放射栓塞手术计劃系统”已经着手准备开始进入动物实验阶段。

智慧化有助于实现医疗均质化

王子轩从事介入专业20年，结合长期以来在临床手术中的观察，他将这一产品的价值归为几点。

首先，它实现了手术质量的均质化。在优质医疗资源相对短缺且分布不均的当下，“看病难”是一个长期存在的不容忽视的问题。如何让患者在不同医院能享受到相同或相似水平的医疗，如何让高端医疗资源下沉，成为一个亟待解决的关键性问题。“面对不同的病患，目前医生主要是依靠自身经验和专业判断来制定不同的手术方案，对那些资历尚浅、专业能力欠缺的医生来说，新研发的系统具有一定的辅助和指导意义，能够有效提高手术方案的精确度，减少并发症的发生。”王子轩说，“另外，这也是一套不断学习的人工智能系统，通过不断的提高迭代，能够不断提升手术的精准度。”

另一个价值在于，由于技术限制，目前的介入栓塞手术依赖二维图像进行，纵深信息显示不足，这是所有从事介入手术的医生都会遇到的麻烦。新研发的系统是三维的立体分析，有效弥补了二维分析的信息缺失。

还有不容忽视的一点，新研发的系统能够通过精确计算，最大程度地估计手术中可能出现的风险，从而降低因预判不足而造成的正常组织损伤的风险。“从这方面来说，计算机的计算能力确实是高于医生的经验判断的。”王子轩说。