手術にGPSを装備：北京協和医学院病院とテンセントが共同で国産手術ナビゲーションシステムをリリース

7月5日、北京協和医学院病院とテンセントAIラボは、完全に独立した知的財産権を持つポータブルなインテリジェント手術ナビゲーションシステムを共同でリリースし、最初の臨床応用でテストに成功しました。

このシステムは、ナビゲーション タブレット、ナビゲーション スティック、深度カメラ、その他のデバイスで構成されています。小型で持ち運びが簡単で、手術室のスペースを占有しません。ヘッドフレームに装着できる脳神経外科ナビゲーションシステムです。高精度、携帯性、低コストという特徴を持っています。これは、手術中に臨床医に GPS を装備させ、脳組織に隠れた病変の位置を医師が正確に特定できるように支援するようなものです。

現在、この製品は北京協和医学院病院脳神経外科において、脳出血、下垂体腺腫、神経膠腫、髄膜腫、頭蓋咽頭腫などのさまざまな疾患を対象に、30件以上の臨床試験に使用されています。

（手術ナビゲーション時の使用シナリオとシステムコアコンポーネント）

北京協和医学院脳神経外科部長で博士課程の指導教員でもある王仁志教授は次のように語っています。「脳神経外科医は、手術中に病変の位置を正確に特定する必要があるだけでなく、手術中にこれらの重要な組織を損傷しないように、病変と周囲の血管や神経との関係を理解する必要があります。これまでは、患者のCTやMRIの2次元画像を脳内の3次元画像に再統合するために経験に頼るしかありませんでした。実際、この学習プロセスは非常に長く、長期にわたる経験の蓄積が必要です。テンセントと共同開発した手術ナビゲーションはシンプルで便利、使いやすく、臨床医が多くの実際的な問題を解決するのに役立ちます。」

私の国では、従来の外科ナビゲーションの使用率は非常に低いです。その理由は、一方では、従来の外科手術ナビゲーション システムのコア技術とコンポーネントはすべて輸入されており、数百万ドルのコストがかかることから、この技術が草の根の病院に真に利益をもたらすことは困難であるからです。一方、従来の手術ナビゲーション機器は大きく、学習や操作のハードルが高く、使用に時間がかかるため、救急室などの実際の場面に真に適用することは困難でした。

これらの問題を根本的に解決し、患者が自宅でより正確な外科治療をより簡単に受けられるようにするために、研究開発チームは 3 年間を費やして、外科手術ナビゲーションの破壊的かつ革新的な設計を作り上げました。これにより、コストが大幅に削減されただけでなく、準備時間も節約されました。海外製品と同等の精度を誇り、手術ナビゲーションシステムの国内代替を完了しました。この新しいタイプのナビゲーションは、高い精度を維持しながら、従来の外科用ナビゲーション製品の10分の1にコストを削減し、国内市場のギャップを埋めます。

テンセントAIラボの最先端のアルゴリズム機能と北京協和医学院病院脳神経外科の長年の臨床蓄積に基づいた国内手術ナビゲーションシステムは、手術前や手術中など、複数の段階で医師の診断と治療の効率を向上させることができます。

手術ナビゲーションシステムは、手術前にAIと画像技術に基づいて、MRI、CTなどの画像を自動的に分割、再構築し、3次元的に視覚化することができます。テンセントAIラボのアルゴリズム機能により、ワンクリックでカスタマイズされた3Dの「透明な脳」を生成できるため、医師は手術計画を立てたり、患者やその家族に手術計画を説明したりすることが容易になります。

（手術前に「透明な脳」を生成）

システム全体には光学測位と SLAM 追跡が統合されています。光学的位置決めにより、手術ナビゲーション システムは手術器具をリアルタイムで追跡できます。リアルタイムポジショニングテクノロジー（SLAM）により、システムはヘッドフレームや参照フレームを必要とせずに、複数の角度から病変の位置を観察できます。

操作中、SLAM トラッキングにより、ヘッド フレームや参照フレームを必要とせずに拡張現実ナビゲーションを実現できます。神経膠腫の患者を例にとると、医師がカメラを動かすと、システムは頭皮に対する患者の頭蓋内構造の3次元的な位置をリアルタイムで表示し、医師が素早く切開を行うのに役立ちます。

（術前切開計画）

このシステムは、深度カメラ、統合型ディープラーニング、視覚アルゴリズムの助けを借りて、仮想空間と現実空間の高精度なワンクリック登録を実現し、生成された3Dの「透明な脳」を患者の実際の状況と1：1で一致させ、術中ナビゲーションを実行できます。

（術中ナビゲーション）

実験データによれば、登録精度はサブミリメートルレベルに達することが示されています。アルゴリズム機能の向上により、従来の外科手術ナビゲーションの登録時間を約 30 分から数秒に短縮できるため、患者の貴重な治療時間を節約できます。

実際の応用シナリオでは、このシステムを AR グラスと組み合わせて使用​​し、医師のニーズに応じて脳を複数の視点から観察し、視野内の死角を排除することもできます。

将来的には、脳神経外科だけでなく、耳鼻咽喉科や救急科でも手術ナビゲーションシステムが利用できるようになるでしょう。このシステムは、基礎医療サービス能力を向上させるための教室での指導にも使用できます。

テンセントはすでに医療・生命科学分野に数多くの投資を行っている。 2020年に流行が始まったとき、テンセントAIラボは鍾南山院士のチームと共同で、AIを使ってCOVID-19患者の重症化確率を予測する研究結果を発表し、ネイチャー誌に掲載した。現在、テンセントはコンピュータービジョン、機械学習、ディープラーニングなどの技術を医療と統合し、医師による病気のスクリーニング、診断、治療を支援し、臨床医の診断精度を向上させ、より多くの患者の命を救っています。