莊建

廣東省人民醫(yī)院心臟外科首席專家、主任醫(yī)師、教授、博士生導師，廣東省心血管病中心主任，WHO心血管病研究與培訓合作中心主任，廣東省華南結(jié)構(gòu)性心臟病重點實驗室主任，廣東省人民醫(yī)院心血管醫(yī)學3D打印實驗室主任，國家百千萬人才工程人選，國務院政府特殊津貼專家，全國人大代表。

帶領團隊在國內(nèi)率先開展多項新術(shù)式應用于復雜先天性心臟病外科治療，率先建立省級先天性心臟病防治網(wǎng)絡，率先開展先天性心臟病產(chǎn)前產(chǎn)后一體化診療模式臨床應用，率先開展產(chǎn)時胎兒心臟病外科治療和胎兒先天性心臟病宮內(nèi)介入治療，率先將3D打印、虛擬現(xiàn)實和混合現(xiàn)實技術(shù)綜合應用于先天性心臟病輔助診療。

創(chuàng)新感言

“所有的創(chuàng)新，包括新方法、新技術(shù)和新事物等，都不是為了別的任何目的，只是為了給病人提供更好的診治服務。某種創(chuàng)新哪怕是對診治有一點點新幫助，都值得花費大量時間精力去研究，因為我們是醫(yī)生，應該窮盡所有的方法去治病救人。

盼望醫(yī)工結(jié)合研究更火熱，建立更好的交流平臺促進新技術(shù)落地到臨床，給病人提供更好地診治服務?！?/p>

心臟如人拳頭般大小，是機體的動力泵，在心臟上做手術(shù)，需要無比精準。

哪怕有充足的標本，醫(yī)生也要經(jīng)過8-10年輔助手術(shù)及反復標本模擬才能煉出來，才有機會主刀心外科手術(shù)。哪怕最富經(jīng)驗的“心術(shù)”專家，面對動輒10小時以上的手術(shù)時長，也擔心自己腦子里的解剖結(jié)構(gòu)、空間位置記憶不可靠而出錯。

在華南，廣東省人民醫(yī)院莊建團隊無疑是心臟病領域最頂尖的，近年來，他們致力于解決痛點，大力推動“黑科技”幫助結(jié)構(gòu)性心臟病的診治水平提升，3D打印、虛擬現(xiàn)實、混合現(xiàn)實技術(shù)、人工智能和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)等已經(jīng)率先應用于醫(yī)學臨床，從根本上改變心臟外科手術(shù)的診治模式，保證手術(shù)安全性，減少人為誤差。

示范：醫(yī)生異地“并肩”做手術(shù)

41歲的田女士，一直受先天性心臟病折磨，氣促、胸痛時時相伴，今年3月底病情拖延至重癥，到高州市人民醫(yī)院就診時已經(jīng)不能下地行走了。

4月3日，田女士成為全國首場AI+5G遠程微創(chuàng)心臟手術(shù)的患者，當日10:00-12:50,廣東省人民醫(yī)院心研所的專家團隊與400公里外的當?shù)蒯t(yī)生攜手，為田女士修補好心臟病房間隔上一個3.5厘米直徑的巨大孔洞。這樣的遠程手術(shù)，田女士不用轉(zhuǎn)送，省醫(yī)專家不用“飛刀”，省了兩份折騰。

術(shù)時4個鐘，其實功夫早在幾天前做足。

一是高州醫(yī)生將田女士所有影像檢查、檢驗資料通過5G傳來，省醫(yī)應用自主研發(fā)的AI建模軟件進行三維建模，應用虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）做出手術(shù)規(guī)劃，從患者上手術(shù)臺體位、定位、手術(shù)入路、灌注保護液、建體外循環(huán)、切開心房、修補、縫合等一目了然；二是省醫(yī)的3D打印實驗室，4小時將病變心臟按1:1大小打印出來，所有心血管結(jié)構(gòu)一清二楚，也是3D打印，讓田女士真切知道自己的病狀多重——她的心臟已經(jīng)擴大至柚子那么大！

術(shù)前，兩地專家碰頭，多次通過VR、3D心臟查對、模擬，一起“鉆進”患者心臟，對狀況與應對策略心中有底；術(shù)中，每到打孔、縫合、阻斷等關(guān)鍵處，高州醫(yī)生都能有VR、省醫(yī)專家語言的雙重指引。

“這手術(shù)不算復雜、疑難，不然的話，還可能上MR（混合現(xiàn)實技術(shù)），虛擬心臟模型與現(xiàn)實心臟重合，術(shù)中得到導航。”莊建教授說。

創(chuàng)新：三種三維“黑科技”已惠及近500例患者

3D打印技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、混合現(xiàn)實技術(shù)、人工智能和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)……這些看似與醫(yī)學臨床應用關(guān)系不大，卻正在被廣東省人民醫(yī)院、廣東省心血管病研究所莊建教授團隊全力應用中，開展“結(jié)構(gòu)性心臟病人工智能輔助診療與評價系統(tǒng)”相關(guān)研究。

2017年10月，他們聯(lián)合省內(nèi)高科技公司，成立國內(nèi)首個心血管醫(yī)學3D打印醫(yī)研企聯(lián)合實驗室；2018年3月末，莊建帶領團隊，完成全球首例在MR（混合現(xiàn)實技術(shù)）輔助下的復雜先心病手術(shù)。自2018年3月初版系統(tǒng)發(fā)布后，三種三維技術(shù)開始全面常規(guī)應用于臨床，截至2019年6月已經(jīng)惠及近500例患者。

“利用CT等影像數(shù)據(jù)構(gòu)建心血管3D數(shù)字，通過3D打印機可以打印出1:1的心血管結(jié)構(gòu)模型，可用于術(shù)前診斷、術(shù)前手術(shù)規(guī)劃與模擬操作、術(shù)中導航和醫(yī)患溝通等；通過虛擬現(xiàn)實和混合現(xiàn)實技術(shù)可以讓心血管結(jié)構(gòu)由二維變?yōu)槿S，可以對虛擬心臟模型進行全方位的觀察等?！鼻f建教授說。

另一方面，團隊引進國內(nèi)外優(yōu)秀的人工智能和大數(shù)據(jù)人才團隊，將這兩種技術(shù)與臨床大數(shù)據(jù)相結(jié)合，研發(fā)出精準的輔助評價模型為臨床所用，從根本上改變現(xiàn)在先心病外科手術(shù)的診治模式，減少人為誤差，為患者提供更好的治療與服務。目前已經(jīng)取得一定成果，實現(xiàn)了自動化程度較高的人工智能建模，建模時間從以前的2-6個小時縮短到兩分鐘以內(nèi)。

3種三維“黑科技”，到底能如何幫到醫(yī)學臨床？莊建教授以肺動脈閉鎖手術(shù)為例說明。

由于肺動脈閉鎖，患兒只能心臟供血等于沒了樹干，代償供血的側(cè)分枝只能混亂象灌木叢，逮著一處薄弱的血管就長。以往解除閉鎖手術(shù)算得上超大手術(shù)——需要左右胸各開一個切口，將一團亂麻般“灌木叢”側(cè)支血管找到，分別游離，再在胸口正中開一個切口，把它們一一拼接到解鎖的肺動脈上，一臺手術(shù)至少超過10個小時，往往“早上八九點上臺，做到晚上八九點”。術(shù)前根據(jù)CT重建好虛擬三維心臟影像后，應用MR混合現(xiàn)實技術(shù)，術(shù)中將虛擬心臟投射到手術(shù)臺上方，開胸后將虛擬心臟“放入”胸腔同實際心臟重合，根據(jù)影像指引，找到每一根側(cè)支血管的起源、走向、游離環(huán)境等。

這樣的應用，將術(shù)時一下減少1/3以上！因為手術(shù)時間越長，手術(shù)費用越高，所以這樣患者無疑是省錢又安全了。更值得一提的是，術(shù)時大減，手術(shù)室輪轉(zhuǎn)速度加快，就有更多的患者得到更快的治療機會。

展望：突破醫(yī)學人才培養(yǎng)瓶頸

目前，3D虛擬技術(shù)與AI、大數(shù)據(jù)應用，已經(jīng)從心臟病逐漸向神經(jīng)外科、骨科、肺科等領域嘗試應用，更多結(jié)構(gòu)性病變的診治模式改變。

不過，莊建教授更為看重的是突破醫(yī)學人才培養(yǎng)瓶頸的應用前景。

醫(yī)學界業(yè)內(nèi)一直有“技術(shù)都是在病人身上練出來的”說法，這是事實，比如在復雜先心領域，病變解剖學特別復雜，而手術(shù)治療需要無比精準。以前，年輕醫(yī)生正常需要8-10年進行輔助手術(shù)以及反復的標本模擬與訓練才能練出來，偏偏心臟病的標本異常缺乏；哪怕有機臺上臺了，但心臟病專家都知道，一直以來手術(shù)非常依賴B超、CT、MR，造影等結(jié)果，其二維、斷層結(jié)構(gòu)等，無比考驗醫(yī)生的解剖學才能、空間位置感，術(shù)前你在電腦里哪怕看好記熟三維重建圖，但10小時手術(shù)下來，人的記憶就不可靠了。

有了三維“黑科技”，將心臟解剖一一在術(shù)者面前呈現(xiàn)，病灶大小、位置、與比鄰關(guān)系等等，一清二楚，不用全靠經(jīng)驗與手感。可以說，只要年輕醫(yī)生夠勤奮，在標本上練出來，完全沒問題。

莊建團隊還正在力爭自建一個病例標本庫。心臟病實體標本難得，病例是關(guān)鍵，目前省醫(yī)已積累了2萬多例先天性心臟病圖像數(shù)據(jù)，待三維建模完成后，既可隨時調(diào)出虛擬標本模型，也可隨時打印出實體標本模型，從而實現(xiàn)更快更有效的臨床醫(yī)生培訓教學。

此外，“結(jié)構(gòu)性心臟病人工智能輔助診療與評價系統(tǒng)”研究正在開展，將來哪種病變可做什么手術(shù)、能達到什么效果以及如何預防遠期發(fā)生的問題，該系統(tǒng)都可以輔助決策判斷，屆時年輕醫(yī)生也可以是“老醫(yī)生”。

鏈接：3D讓醫(yī)生“走進”患者心臟

3D打印心臟：

通過將二維的斷層影像重新建模、上色，使用3D打印機一次成型制作出和實際情況一致的心臟模型，醫(yī)生可在“心臟”上模擬手術(shù)操作，“術(shù)后”模型可作評價手術(shù)效果，確定最優(yōu)手術(shù)方案。

VR輔助“心術(shù)”：

VR即虛擬現(xiàn)實技術(shù)，頭戴顯示器，醫(yī)生就能放大并“走進”患者心臟內(nèi)部，最近距離觀察心臟畸形病變，充分掌握解剖信息、制定手術(shù)方案。

MR輔助“心術(shù)”：

MR即混合現(xiàn)實技術(shù)，真實世界和虛擬世界混合而產(chǎn)生可視化環(huán)境。醫(yī)生戴上混合現(xiàn)實眼鏡，能隨時對心臟三維模型進行全方位的觀察，甚至可觀察到虛擬心臟內(nèi)部，可在手術(shù)臺上實時導航。

來源：廣州日報