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2019年镇江或先期共享高逼真度虚拟手术技术成果

近日,从北京交通大学长三角研究院传来消息,刘小平教授团队克服了软组织物理模型、形变模型、虚实融合和应用领域等多项技术难关,高逼真度虚拟神经外科手术原形整机成功问世。

刘小平教授系教育部长江学者,国家千人计划入选者,自2015年起任北京交通大学、北京交通大学长三角研究院(镇江市)讲座教授、博导、机器人研究中心首席科学家。十几年来一直从事相关领域的研究和开发工作。2016年,镇江市金山英才人才项目吸引刘小平教授团队落户镇江。本着区域先行的理念,紧随其后,刘教授团队便与镇江市第四人民医院签订合作协议,与镇江市康复医院、镇江市江滨医院、镇江市第三人民医院等达成合作共识,望这项科研成果可以早日造福镇江。

由于自然环境、居住环境和饮食等多重不利因素的交加重叠和人口结构的老年化,癌症肿瘤已超过心血管疾病成为人类死亡的最大原因。近年来,随着医疗影像学、计算机图形学、虚拟现实、力触觉技术、生物力学、机器人以及计算机软硬件技术的迅速发展、交叉和融合,使虚拟手术越来越变得可能,吸引了世界各国科研人员的大量兴趣和医疗界的广泛关注。

数据显示,虽然治疗癌症肿瘤的技术不断进步,外科手术仍然是目前最主要和最有效的手段。实际上,75%的癌症肿瘤最终是通过外科手术进行治疗的,而且其它许多疾病也需要手术治疗。

虚拟手术是根据病人的医疗影像数据,利用计算机图形图像学理论,重构出病人的虚拟人体软组织模型,模拟出虚拟手术环境、手术过程和现象,医生利用力触觉交互设备对虚拟病人对象进行手术操作。 因此,虚拟手术在术前预演和规划、术中导航、手术教学、手术技能训练等诸多方面有广泛的应用前景。

刘小平教授指出,当前,以机器人、计算机和虚拟现实等技术为基础的医疗设备研究和开发正在快速形成一个新的体系,高逼真度虚拟手术的出现为精准化、个性化癌症肿瘤的手术诊疗以及外科医生培养训练开辟了一条新途径。

根据相关报道,虚拟手术这个新兴的前沿技术,在全球每年的应用将会有50%的增长。目前虚拟手术的研究成果及相关产品主要集中在比较简单的手术过程模拟和仿真,而对于复杂手术(如:脑外科显微手术)、新型手术技术、术中导航等将是当下一段时间的重要研究课题。

根据相关数据显示,北美占据全球80%的虚拟手术市场份额,而美国单独一个国家占有超过75%的市场份额。 对于我们一个拥有13亿7千万人口的大国,县级以上的医院大概2万个左右,所以,虚拟手术产业化无疑具有极广的前景。

正是由于虚拟手术系统的巨大应用前景,目前多位专家呼吁:“要采取积极措施加强临床和科研紧密合作,进一步推动虚拟手术的发展,加速虚拟手术系统及其设备的产业化,提升我国临床医学工程领域的科技创新能力”。

刘小平表示,镇江这座山水名城历史悠久、底蕴深厚,作为北京交通大学长三角研究院的一员,望自己的科研成果可以不辜负镇江金山英才项目。

随着虚拟手术原型机的问世,这项科研成果离产业化又近了一步。

刘教授介绍,随着研究的不断深入,至2019年以显微脑外科肿瘤切去手术为应用对象,根据应用示范的医生反馈,进一步完善手术模拟过程,形成第一代脑外科显微手术器械产品。镇江作为项目研究、申报的起点,或将先期共享这项科研成果。(刘福杰 李祥华 杨磊)