2014年中國產學研合作創(chuàng)新成果獎獲得者

◎ 本刊記者 韓 羽

2014年中國產學研合作創(chuàng)新成果獎獲得者

南方醫(yī)科大學珠江醫(yī)院方馳華團隊——創(chuàng)新數字醫(yī)學 讓手術也能“彩排”

◎ 本刊記者 韓 羽

2014年11月15日，在第八屆中國產學研合作創(chuàng)新大會上，珠江醫(yī)院方馳華教授團隊科研成果“腹部醫(yī)學圖像三維可視化系統(tǒng)（MI-3DVS）”榮獲“中國產學研合作創(chuàng)新成果獎”。腹部醫(yī)學圖像三維可視化系統(tǒng)是產學研多方合作形成的、具有顛覆性創(chuàng)新性成果，是“數字人”向“數字醫(yī)學”轉化的典范，具有良好的市場應用前景。

自從1809年世界上首例肝葉切除術以來，肝膽胰外科專家一直夢想在手術前能對肝臟腫瘤進行三維可視化精確診斷，實現精準手術。憑借先進的高質量亞毫米CT圖像數據，方馳華在國家“863”計劃項目資助和中國數字虛擬人研究基礎上，聯(lián)合交叉學科專家組成團隊，在國際上率先開展數字醫(yī)學技術在肝膽胰外科復雜性疾病診治研究，經過10年的不懈的攻關，取得一系列具有國際先進水平的成果，獲2010年廣東省科學技術獎一等獎。

團隊合作，科技創(chuàng)新

方馳華早在2003年數字虛擬人在中國剛剛誕生不久，在我國數字人開拓者鐘世鎮(zhèn)院士指導下，為了提高疾病診斷的正確率和手術成功率，降低手術風險性和并發(fā)癥發(fā)生率，實現三維可視化技術指導下的肝膽胰外科疾病診斷和精準手術的目標，創(chuàng)新性地聯(lián)合肝膽胰外科、臨床解剖學、計算機圖像處理、數字人研究、影像學專家等組成研究團隊，依托南方醫(yī)科大學數字醫(yī)學臨床中心，迅速成功地將數字人（尸體研究）技術轉化為數字醫(yī)學技術。在“十一五”和“十二五”國家高技術研究發(fā)展（863）計劃項目,國家自然科學基金重點項目,廣東省中國科學院戰(zhàn)略合作項目和廣東省科技重大專項等12 項科研基金資助下，在中國數字虛擬人研究基礎上，憑借先進的高質量亞毫米（0.625mm）CT圖像數據，聯(lián)合南方醫(yī)科大學珠江醫(yī)院，華南師范大學計算機學院等交叉學科的專家組成團隊，經過10年的攻關和研究，取得具有國際先進水平、部分國際領先的成果。科研團隊在國內首創(chuàng)了CT掃描四期數據自動同步配準算法, 率先將三維自適應區(qū)域生長算法運用在肝膽胰CT數據分割，突破活人體臟器個體化、高質量、亞毫米CT圖像數據采集的瓶頸，開發(fā)出能夠分析活人體CT數據，具有多功能的三維可視化仿真手術系統(tǒng)。課題組獲得國家發(fā)明專利10項，軟件著作權2項，CFDA認證1項。科技創(chuàng)新主要包括兩個“自主”創(chuàng)新：一是自主知識產權的腹部醫(yī)學圖像三維可視化系統(tǒng)(MI-3DVS)，經產業(yè)開發(fā)，優(yōu)化為腹部CT圖像后處理軟件，并獲 CFDA認證。MI-3DVS是目前國際上唯一能夠同時進行肝膽管結石、胰腺腫瘤、肝臟腫瘤、門靜脈高壓癥等外科疾病三維可視化診治的系統(tǒng)，填補了該領域的空白；二是自主知識產權、高度逼真的多功能虛擬手術器械仿真系統(tǒng)，配合個體化三維可視化模型進行仿真手術，術前對病灶的可切除性和風險性做出精確判斷，并指導精準手術。

方馳華教授

方馳華教授（右二）正在手術

科研與臨床相結合，踐行轉化醫(yī)學

方馳華團隊創(chuàng)造性在國際上率先將數字醫(yī)學技術應用于肝膽胰外科復雜性疾病診治，改變了外科醫(yī)師傳統(tǒng)的二維診治模式，真正實現了肝膽胰疾病解剖數字化、診斷程序化和手術可視化，極大提高了疾病診斷的正確率，有效降低了手術的風險和并發(fā)癥。在國際上率先采用三維可視化技術診治復雜性肝膽管結石,構建了肝膽管結石三維可視化診治系統(tǒng)，將文獻報道肝膽管結石術后殘石率30%-50%降為術后殘石率低于3%，并發(fā)癥發(fā)生率低于5.6%，術后結石復發(fā)率低于2.4%，解決了世界上這一診治難題，達到了國際領先水平。

近10年來，方馳華研究團隊一直致力于三維可視化胰腺外科的科研和臨床研究，將三維可視化技術應用到胰腺腫瘤診治、胰周血管三維重建、胰腺腫瘤可切除性評估、胰瘺防治等取得豐碩的科研成果。在國際上率先采用三維可視化技術診治胰腺腫瘤, 構建了胰腺腫瘤的三維可視化分型和可切除評估標準。該研究團隊還運用數字醫(yī)學三維可視化系統(tǒng)，在世界上首次對胰腺腫瘤患者腹腔臟器、胰周正常和變異血管進行重建，首次實現了活人體胰腺解剖結構的直觀、逼真顯示，讓肝膽胰外科醫(yī)生根據臨床研究的需要對胰腺三維可視化模型進行移動、旋轉、透明化等操作，任意調整觀察角度，不僅能清晰顯示胰周血管的走形及變異情況，還可以隱去其他無需觀察的部分，實現胰腺疾病準確的個體化觀察與手術切除性評估。在三維可視化技術指導下，為很多傳統(tǒng)影像診斷“不可切除”的胰頭癌晚期患者成功實施手術，部分患者最后的病理診斷不是癌癥。通過對胰腺周圍血管情況清晰、系統(tǒng)地認識，詳細了解胰頭十二指腸區(qū)域的解剖，可大大降低胰腺外科手術風險，明顯減少術后并發(fā)癥的發(fā)生。方馳華成功將三維可視化技術轉化到胰腺外科的臨床實踐中。在三維可視化指導下，“單根線”胰腸吻合法將文獻報道胰腸吻口瘺8%-25%降為7.7%，且均為A級胰瘺,達到國際上同一學術領域的領先水平。

方馳華團隊采用MI-3DVS 對原發(fā)性肝癌患者高質量亞毫米CT 圖像數據進行三維重建后，突破傳統(tǒng)二維影像資料的限制，成功實現對肝臟腫瘤大小、部位、形態(tài)和在肝臟空間立體位置的清晰立體顯示；準確地顯示腫瘤與肝靜脈、門靜脈、肝動脈、下腔靜脈和腹腔血管的關系。在此基礎上，創(chuàng)造性地實現活人體個體化肝臟分段，肝臟體積、腫瘤體積、切除肝臟體積以及殘留肝臟體積的準確測量。在國際上首次成功將個體化仿真手術系統(tǒng)運用于肝癌切除的術前規(guī)劃、手術方式的合理選擇、指導實際手術；通過肝靜脈和門靜脈的三維可視化分型，指導個體化的肝臟分段，并進行肝段及腫瘤體積的精確測量、術前規(guī)劃和仿真手術，最終指導精準肝切除術，極大地提高了復雜性肝癌的可切除率和安全性。

方馳華表示，三維可視化技術在臨床診治中最大的優(yōu)勢是，三維模型完全忠實于個體化肝膽胰臟器解剖，使患者能夠清晰理解自身的疾病，使醫(yī)生能夠精準掌握肝膽胰疾病的三維診斷信息。仿真手術系統(tǒng)的最大優(yōu)勢是，可以對手術前的方案設計、規(guī)劃，進行反復操作和修正，達到既能完全切除病灶，又能盡量減少對患者的創(chuàng)傷，真正實現了活人體個體化解剖數字化、診斷程序化和手術可視化，使腹部手術由以前的“一刀定成敗”，變?yōu)樾g前可在電腦上反復“彩排”，有效避免了手術風險、減少術中決策時間，顯著提高了手術的成功率。

三維可視化技術指導經硬鏡靶向碎石治療復雜肝膽管結石（左）和指導精準外科手術治療巨塊型肝臟腫瘤（右）

科教結合，改變傳統(tǒng)教學模式

開發(fā)基于MI-3DVS技術的數字化人體腹部臟器解剖學、解剖圖譜和手術圖譜，改變了傳統(tǒng)碳素筆手描線解剖圖，使得腹腔實質臟器解剖數字化；可以為課堂的教學以及研究生、實習醫(yī)生、進修生的手術教學提供真實直觀的手術過程。依靠來自于病人真實的臟器解剖作為教學和虛擬手術對象，從而改變醫(yī)學生的教學模式和手術模式。2009年，方馳華指導南方醫(yī)科大學06級本科生進行課外科技創(chuàng)新活動，研究課題《醫(yī)學圖像處理系統(tǒng)在肝臟腫瘤診治中的研究》榮獲第十屆“挑戰(zhàn)杯”廣東省大學生課外學術科技作品競賽特等獎和全國三等獎。2010年指導07級本科生參加“挑戰(zhàn)杯”大學生創(chuàng)業(yè)計劃競賽，榮獲廣東省創(chuàng)業(yè)團隊金獎和國家銅獎。

高校與企業(yè)聯(lián)合，加快產業(yè)化進程

2009年在方馳華的積極協(xié)調下，深圳旭東集團加入研究團隊，獲得廣東省中國科學院全面戰(zhàn)略合作項目和廣東省教育部產學研結合項目資助，同期投入1000萬元人民幣對科技成果進行產業(yè)化開發(fā)，產學研相結合，為科研成果的市場化提供了良好的轉化平臺。2013年3月以腹部醫(yī)學圖像三維可視化系統(tǒng)(MI-3DVS)為技術核心的CT圖像后處理軟件獲得國家食品藥品監(jiān)督管理總局（CFDA）認證，深圳旭東集團組建子公司旭東醫(yī)學影像技術有限公司對科研成果進行產業(yè)開發(fā)和市場推廣，目前已形成較成熟的商業(yè)化軟硬件系統(tǒng)銷售網絡，已在中山大學附屬第一醫(yī)院等175家醫(yī)院推廣應用11385例，改變了數百年來外科醫(yī)師二維診治模式。

構建數字醫(yī)學交流平臺

為了我國數字醫(yī)學這一新型、邊緣型、交叉型學科發(fā)展、組織管理，方馳華在2010年率先成立了首個省級數字醫(yī)學分會即廣東省數字醫(yī)學分會。數字醫(yī)學技術在全國多家醫(yī)院推廣和應用，取得了良好的經濟效益和社會效益，拉開了我國三維可視化外科時代的序幕，為我國的數字醫(yī)學技術科研、臨床診治和肝膽胰三維可視化外科的發(fā)展做出了重要貢獻。

創(chuàng)新不斷，碩果累累

作為我國數字醫(yī)學技術在肝膽胰外科疾病臨床應用研究的先驅，方馳華曾獲國家（863）計劃項目等資助，主持研發(fā)了具有自主知識產權、獲CFDA認證的腹部醫(yī)學圖像三維可視化系統(tǒng)和虛擬手術器械仿真系統(tǒng)；創(chuàng)造性地率先在國際上將數字醫(yī)學技術應用于肝膽胰外科領域，實現了解剖數字化、診斷程序化和手術可視化；極大提高了疾病診斷的正確率，有效降低了手術的風險和并發(fā)癥，研究成果最先發(fā)表在《J Am Coll Surg》《Pancreatology》《Pancreas》《World J Surg》等SCI期刊；構建的肝臟腫瘤三維可視化診斷和高逼真仿真手術系統(tǒng)，使原發(fā)性肝癌可切除率提高了7.0%，獲得國家發(fā)明專利10 項，軟件著作權2 項，CFDA認證1 項；出版了世界上第一部《數字化肝臟外科學》，使我國數字醫(yī)學技術的科學研究和臨床診治達到國際先進水平、部分達到國際領先，填補了我國該領域空白，為我國三維可視化外科的發(fā)展作出重要貢獻。

個人簡介

方馳華，醫(yī)學博士、二級教授、主任醫(yī)師、博士生導師、博士后合作導師。

現任南方醫(yī)科大學珠江醫(yī)院肝膽一科主任、南方醫(yī)科大學數字醫(yī)學臨床中心主任、中華醫(yī)學會數字醫(yī)學分會候任主任委員、廣東省醫(yī)學會數字醫(yī)學分會主任委員、廣東省醫(yī)師協(xié)會外科醫(yī)師分會副主任委員等職。先后獲得第八屆中國產學研創(chuàng)新成果獎1項，廣東省科技獎一等獎1項，廣東省丁穎科技獎1項；省部級和軍隊科技成果獎10余項；發(fā)表論文160余篇；4次榮立三等功。