给血管介入装上“AI大脑

   　青岛市市立医院本部微创介入治疗中心主任、主任医师王子轩在调试AIMI Guide™样机。　　受访者供图

　　“有了这个系统，手术质量将更有保障。”“什么时候能投入临床?”今年一场学术会议上，一台被誉为“血管介入手术AI大脑”的工程样机揭开面纱，参会者交流热烈。

　　这台名为AIMI Guide™(血管介入智能分析与预警系统)的纯国产设备，由青岛市市立医院本部微创介入治疗中心主任、主任医师王子轩牵头，汇聚计算物理学、人工智能等多学科力量，历时6年多打磨而成，旨在充当医生的“智能参谋”——在血管“迷宫”中，三维重建“血管地图”、演算血流等生理指标数据、提供治疗建议并预警风险。

　　什么是血管介入手术?这是一种微创治疗手段，多用于肝癌等肿瘤和消化道出血等外周血管疾病。医生在患者体表留下针眼大小的创口，在X光二维影像引导下，顺着血管送入导管、导丝抵达病灶，完成栓塞、给药等操作。传统手术中，医生依靠二维X光影像识别定位血管，就像拿着平面地图在立体迷宫里穿行，遇到血管交错重叠，很容易被干扰判断。“成熟医生往往要六七年以上才能独立上手，不同医院之间手术质量也有差距。”王子轩说。

　　近年来，血管介入手术机器人逐步走向应用——医生在控制室里操控摇杆，控制机械臂完成导管进退等动作。这类“智能手”能够降低医生辐射暴露，但无法分析、预判，血管介入数智化缺“脑”问题依然存在。

　　“能不能造一个智慧‘大脑’，做医生的手术参谋?”2020年，在山东青岛，几位深耕医学、计算物理学和数学信息学的研究者聚在一起，启动联合攻关。兼具医学与计算机背景的王子轩，在临床医生和研发工程师之间充当“翻译官”，把临床对量化评估、风险预警的需求，转化成可落地的工程任务。

　　首先要“喂”给智慧“大脑”的，是血管三维影像——通过血流求解器，对血管血流进行数字孪生和分析。该模块不仅能够仿真重建血管立体形态，还可精准推演血管压力差、微反流、血液黏稠度等多项关键血流生理指标，为手术智能分析提供全方位数据支撑。

　　长期以来，国内医疗血流仿真大多基于国外商用软件开展。其计算精度较高，但耗时长，完成一组肝脏血管血流仿真动辄十几个小时，难以满足术中实时运算的需求。

　　为打破技术桎梏，青岛埃米博创医疗科技有限公司戴昆博士团队自主攻坚、反复打磨，研发出专属国产化血流求解器。团队针对不同分级血管的血流动力学特征创新一维算法，依托术中锥形束CT造影数据，打造出具备完全自主知识产权的快速血流分析方案，可将肝脏血管血流仿真计算时长从十余小时压缩至数分钟。

　　这样一来，血管血流数字孪生仿真结果便可在术中实时运算输出。实现智慧“大脑”的介入手术智能规划，还需要把医生日积月累的临床主观经验转化为机器可运算的逻辑。依托王子轩搭建的跨学科协作体系，来自中国石油大学(华东)的宋弢教授团队主攻AI决策算法，构建相应智能模型。

　　“人体各级血管好比一棵枝繁叶茂的树，医生给药如同向树根浇水。每个枝条、每片叶子能接收到多少有效水量?”宋弢比喻道，过去，这全靠医生在脑海里评估。而现在，这个AI“大脑”能够智能测算，把医生的经验变成可计算的参数，进而根据治疗目标，提示插管位置、药物分布、正常组织损伤风险等，并预警操作风险。

　　“这套系统不会替代医生，而是帮年轻医生少走弯路。它旨在提高介入手术的精细化、标准化水平，从而提升患者获益。”王子轩说。

　　目前，AIMI Guide™样机已经部署在青岛市市立医院复合手术室里，即将进入大规模手术回溯与验证阶段，把智能建议和资深医生判断做比对，目标拟合度达到80%—90%。山东省内多家三甲及肿瘤医院已与该团队达成初步合作意向，计划优先用于较为复杂但技术相对成熟的肝脏介入场景，再向其他外周血管手术拓展。

　　放眼业界，国内血管介入智能装备赛道尚处于起步阶段，而国际上的同类产品目前处于空窗期。专家表示，尽管国产高端装备部分核心材料部件仍有短板，医工协同也面临人才培养分隔等现实难题，但临床需求大、政策持续加持，本土产品迭代快，行业迎来窗口期。

　　“面向未来，我们将继续探索AIMI Guide™样机与介入机械臂适配打通，一步步把国产‘智’造用进手术室。”王子轩说。在人才培养方面，该团队依托青岛市市立医院智慧介入手术联合创新实验室，同步开展医工复合型人才培养，让一批青年科研人员在真实临床课题里得到锻炼，为后续技术持续攻关储备力量。

（责任编辑 李婉婷)