英語中有句俗語——“It’s not brain surgery”（又不是腦科手術），用來形容某件事做起來很容易。確實，神經外科是難度最高的手術之一，關乎生死存亡。

不少發達國家和地區的神經外科醫生多年來都在使用手術導航系統輔助來完成復雜的神經外科手術，借以降低患者面臨的風險。盡管相關技術優勢明顯，但由于設備和成本問題，手術導航系統在中國并不常見。

相關核心技術和組件依賴進口，價格高昂，國內的許多醫院未必能夠負擔。而且，學習如何操作進口的手術導航設備既費力又費時，使得手術導航系統更加難以普及。

研發低成本、高精準度的手術導航系統

今年早些時候，這類復雜手術找到了解決之道。北京協和醫院聯合騰訊AI Lab，共同發布了具有完全自主知識產權的手術導航系統，該系統由導航平板電腦、導航棒、深度感測相機等設備組成，可安裝在手術頭架上。

該國產系統歷時三年研發完成，成本僅為進口產品的十分之一，同時具有較高精度。

北京協和醫院神經外科教研室主任王任直教授表示：“該系統具有精準度高、便攜、成本低等特點，可提供實時的大腦數字地圖，進行術中導航，顯著提高手術可靠性。”

目前，北京協和醫院已使用該系統開展了三十余例臨床試驗，涉及腦出血、垂體腺瘤、膠質瘤、腦膜瘤、顱咽管瘤和其他腦部相關腫瘤。醫生在做這些手術時，不僅必須對病灶進行精確定位，同時還需要非常小心，避免損傷周圍血管、神經和其他重要組織。

王任直教授表示：“過去我們只是憑著經驗，在我們的腦海中將病人的CT或磁共振2D影像重新整合成3D影像。這需要大量長期的經驗積累，而該系統在一定程度上減輕了這方面的壓力。”

AI技術加持的3D腦圖

該手術導航系統的成功秘訣在于運用了AI技術和大數據。術前，該系統會利用AI和影像技術，將磁共振、CT等影像自動進行3D可視化處理。定制化的3D“透明腦”能以數字方式一鍵生成，方便醫生制定手術計劃，向病人和家屬講解手術方案。

3D“透明腦”可幫助醫生更好地分析病情。

手術中，借助融合深度學習和視覺算法的深度感測相機，可將3D“透明腦”與病人實際情況進行匹配，實現即時導航，就像一張為醫生提供實時指引的地圖。

手術中“導航”演示。

該系統的影像配準精度可達亞毫米級。而且，得益于算法能力的提升，影像配準時間從30分鐘縮短至幾秒鐘。完成影像配準后，醫生可以使用導航棒進行驗證，安全措施可避免在錯配的情況下進行手術。

腦部手術GPS系統

最后，同時定位與建圖（SLAM）技術利用算法和傳感數據，在不熟悉的環境（如大腦）中進行導航，同時實時跟蹤該環境中的手術器械。這就像是一個GPS系統，可以提前發現交通堵塞和路障，在手術過程中讓醫生具備X光的透視能力，有助于醫生從多個角度準確觀察病灶的位置以及需要保護的組織或血管。

挽救更多生命

AI技術推動了神經外科領域的創新發展。專家預計，手術導航系統的發展也將逐步覆蓋眼科、耳鼻喉科和急診科等。該系統還能用于臨床教學，提升基層醫療服務能力。

騰訊AI Lab將計算機視覺、機器學習、深度學習等技術與醫學跨界融合，不斷開發新的技術，輔助醫生進行疾病篩查、診斷和治療，從而挽救更多生命。