張鴻祺教授接受央視采訪

3月20日黃金時段，首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院神經(jīng)外科主任張鴻祺攜最新研究成果“顱內(nèi)動脈瘤手術智能化解決方案”亮相CCTV2《消費主張》特別企劃“未來醫(yī)療”欄目。自2016年啟動研發(fā)計劃以來，張鴻祺帶領跨學科團隊以“解決臨床痛點、重塑手術范式”為目標，開啟了長達八年的顱內(nèi)動脈瘤手術智能化攻關。

創(chuàng)新之源：從臨床痛點到全球首創(chuàng)

顱內(nèi)動脈瘤（intracranial aneurysm，IA）是顱內(nèi)血管壁薄弱部分病理性膨出形成的血管瘤，被稱為“人腦中的定時炸彈”，其破裂導致的致死致殘率高達60%以上，而我國成年人群患病率高達7%，遠超歐美國家。顱內(nèi)動脈瘤介入手術中，微導管塑形是核心卡脖子的手術環(huán)節(jié)之一。傳統(tǒng)人工操作的局限性大、難度高、醫(yī)生學習周期漫長，是制約神經(jīng)介入發(fā)展和大范圍普及的主要痛點。在沒有智能技術輔助的情況下，神經(jīng)科醫(yī)生僅能靠肉眼識別尋找最佳工作角度，靠手工進行傳統(tǒng)的點對點“拉線式”二維測量，憑個人經(jīng)驗在腦海里對微導管形狀進行一級彎的二維平面設計，且術者只能在沒有任何輔助導引下進行塑形針和微導管的塑形，以及微導管的輸送操作。傳統(tǒng)的動脈瘤介入手術技術和經(jīng)驗無法實現(xiàn)標準化和可復制化，導致病人和術者集中在頭部醫(yī)院，難以下沉到基層，導致腦科手術供需嚴重不平衡。

面對這一痛點，張鴻祺團隊協(xié)同復旦大學附屬華山醫(yī)院顧宇翔團隊與強聯(lián)智創(chuàng)研發(fā)團隊深度合作，歷時八年攻堅，成功研發(fā)出全球首款智能輔助顱內(nèi)動脈瘤手術輔助技術——顱內(nèi)動脈瘤手術智能化解決方案。

技術突破：源自“十三五”，三維智能重塑手術范式

2016年，張鴻祺聯(lián)合中國人民解放軍第四軍醫(yī)大學、北京市神經(jīng)外科研究所、四川大學華西醫(yī)院、南方醫(yī)科大學珠江醫(yī)院等全國各地20家不同級別的醫(yī)院開展了科技部十三五重大專項《顱內(nèi)動脈瘤破裂出血早期規(guī)范治療和未破裂動脈瘤出血風險研究》。

在項目推進過程中，搭建中國顱內(nèi)動脈瘤人群的多模態(tài)、全病程數(shù)據(jù)庫成為重中之重。面對各醫(yī)院的常規(guī)診療流程不盡相同、各子課題的研究方向各有側(cè)重等問題科研團隊不辭辛勞，通過多中心通力協(xié)作，最終歸一化了全部數(shù)據(jù)采集的模板，形成了完整的中國人群顱內(nèi)動脈瘤的專病數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。為后續(xù)顱內(nèi)動脈瘤相關的人工智能研究積累了極為豐富的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，成為推動該領域科研進步的關鍵基石。

得益于數(shù)據(jù)采集時的歸一化結(jié)構化的數(shù)據(jù)采集模板，節(jié)約了大量的數(shù)據(jù)核驗和后處理時間，然而，患者診療信息中的影像數(shù)據(jù)包含CTA、MRA、DSA等多模態(tài)數(shù)據(jù)，當時臨床上對動脈瘤的測量主要是醫(yī)生手動測量為主（如圖 1），與醫(yī)生的個人經(jīng)驗和現(xiàn)場狀態(tài)相關，極有可能導致動脈瘤測量的隨機性增加或測量參數(shù)無法準確得到（如圖 2），標準化處理不同模態(tài)影像數(shù)據(jù)成為了新的難點。借助人工智能算法的開發(fā)，對于各模態(tài)影像進行標準化的腦血管三維重建、自動化的動脈瘤三維測量，最終攻克了這一難關，對比醫(yī)生的手工測量，AI測量的準確性和一致性有著明顯提高，并且，之前通過手工二維測量無法完成的三維測量參數(shù)和很多復雜的衍生參數(shù)能夠借助AI測量軟件得以實現(xiàn)。為了驗證AI算法的準確性，研發(fā)團隊專門設計了不同的顱內(nèi)動脈瘤標準模體進行測量驗證，該項驗證技術，已被寫入了最新的行業(yè)標準——醫(yī)療器械軟件的圖形學測量功能的測試方法。

圖 1

傳統(tǒng)動脈瘤及血管測量

圖 2

a-b：兩名醫(yī)師各自選擇不同角度下測量，長度測量差異不大，角度測量出現(xiàn)近20°的偏差；

c-d：兩名醫(yī)師在相近的工作角度下測量入射角出現(xiàn)了近8°的偏差

自此，顱內(nèi)動脈瘤的AI測量在臨床應用層面，不僅推動了該疾病影像判讀的自動化和標準化，形成了《顱內(nèi)動脈瘤影像學判讀專家共識》（2021年發(fā)表于“中國腦血管病雜志”），也為今后的顱內(nèi)動脈瘤相關的各類AI軟件的產(chǎn)品化打下了堅實基礎，成為了底層算法支撐。

2018年，有了數(shù)據(jù)庫和AI測量等底層算法支撐，張鴻祺團隊聯(lián)合國家神經(jīng)疾病醫(yī)學中心復旦大學附屬華山醫(yī)院顧宇翔團隊，協(xié)同AI企業(yè)強聯(lián)智創(chuàng)（北京）科技有限公司一起，聯(lián)合研發(fā)顱內(nèi)動脈瘤手術計劃軟件，力圖解決顱內(nèi)動脈瘤介入手術中的卡脖子關鍵技術——微導管塑形，以降低手術難度、提高手術標準化，并借助AI來更為準確的判斷未破裂動脈瘤是否需要手術治療。

顱內(nèi)動脈瘤手術計劃軟件

2020年，張鴻祺牽頭，聯(lián)合復旦大學附屬華山醫(yī)院、南方醫(yī)科大學珠江醫(yī)院、溫州市中心醫(yī)院、臨沂市人民醫(yī)院、鄭州大學第一附屬醫(yī)院、蘇州大學附屬第一醫(yī)院，開展了顱內(nèi)動脈瘤手術計劃軟件的上市前臨床研究，采用嚴格的前瞻性、多中心、隨機對照試驗方案設計，研究結(jié)果顯示在微導管首次到位成功率、5分鐘內(nèi)到位成功率、成功到位時間、微導管輸送性和穩(wěn)定性等各方面的表現(xiàn)，智能組均顯著優(yōu)于人工組，大幅提升了手術效果和安全性、縮短醫(yī)生和患者術中X射線輻射時間、減少手術并發(fā)癥。

2021年，顱內(nèi)動脈瘤手術計劃軟件通過國家藥監(jiān)局創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批程序，于2022年10月正式獲批全國首張AI治療的NMPA創(chuàng)新醫(yī)療器械三類注冊證。截至目前，該產(chǎn)品已成功入選北京市首臺（套）重大技術裝備目錄、北京市新技術新產(chǎn)品（服務）目錄和中關村創(chuàng)新醫(yī)療器械目錄。

導管塑形機器人

2024年，智能塑形機器人以及一次性微導管塑形器研發(fā)完成，在治療端形成了AI內(nèi)核為驅(qū)動的新一代“全自動駕駛”手術機器人及配套手術耗材，通過“智能化+自動化”，實現(xiàn)動脈瘤介入手術治療的AI術式升級，不僅是中國原創(chuàng)并取得國際和國內(nèi)多項發(fā)明專利的授權，更是全球首創(chuàng)、開創(chuàng)AI輔助神經(jīng)介入手術治療的先河，填補國際空白。

臨床價值：普惠醫(yī)療的實踐典范

顱內(nèi)動脈瘤手術智能化解決方案的應用，如同一把利刃，精準打破了神經(jīng)介入手術長期以來存在的技術壁壘，有力推動優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源向下延伸，為醫(yī)療領域帶來多維度的積極變革。

賦能基層醫(yī)療，提升整體水平：借助標準化流程，顱內(nèi)動脈瘤手術智能化解決方案大幅降低了高難度神經(jīng)介入手術的學習門檻。基層醫(yī)生在其助力下，能夠快速掌握復雜手術技巧，顯著提升專業(yè)能力。這一轉(zhuǎn)變有效緩解了 “大病擠三甲” 的困境，使更多患者無需長途奔波，在當?shù)蒯t(yī)療機構即可獲得高水平的醫(yī)療服務，優(yōu)化了醫(yī)療資源的分配格局。

聚焦患者利益，促進經(jīng)濟減負：顱內(nèi)動脈瘤手術智能化解決方案精準的微導管塑形提高了微導管一次性到位率，減少了術中反復推送對血管的刺激，降低動脈瘤破裂和術后并發(fā)癥（如血栓形成）的發(fā)生率,降低了耗材使用數(shù)量及并發(fā)癥處理費用，為患者經(jīng)濟與健康提供雙重保障。

引領行業(yè)升級，開拓嶄新未來：顱內(nèi)動脈瘤手術智能化解決方案的應用，推動神經(jīng)介入領域從傳統(tǒng)的 “經(jīng)驗驅(qū)動” 模式，大步邁向先進的 “數(shù)據(jù)驅(qū)動” 時代。通過對人工智能算法的精準分析，手術決策更加科學、精準。這一變革為自動化手術時代的到來筑牢了根基，引領神經(jīng)介入行業(yè)朝著智能化、高效化方向蓬勃發(fā)展。

未來藍圖：智能診療生態(tài)的持續(xù)拓展

從臨床需求到技術落地，從單點突破到生態(tài)構建，宣武醫(yī)院神經(jīng)外科及合作團隊將持續(xù)對顱內(nèi)動脈瘤手術軟件進行優(yōu)化和升級，期待腦血管手術能夠逐步實現(xiàn) “無人駕駛”。通過不斷拓展軟件的功能，使其能夠適應更為復雜多變的病情，進一步提升手術的安全性和有效性。同時，加大對軟件的推廣力度，讓更多醫(yī)院能夠應用這一先進技術，造福更多的顱內(nèi)動脈瘤患者。

顱內(nèi)動脈瘤手術智能化解決方案的問世，是醫(yī)療領域的一次重大突破。它凝聚了宣武醫(yī)院及眾多合作團隊的心血，為顱內(nèi)動脈瘤患者帶來了生的希望。在科技的不斷推動下，這一軟件將在未來的腦血管疾病治療中發(fā)揮更為重要的作用，引領醫(yī)療行業(yè)邁向更加精準、高效、智能的新時代。