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【北大医院新技术】 科技诠释手术新体验:应用MR目击直探手术

——北大医院介入血管外科完成“混合现实”技术辅助下肝肿瘤介入手术

作者:范则杨 来源:介入血管外科 浏览次数: 发布时间:2017-10-25
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【北大医院新技术】

  科技诠释手术新体验:应用MR目击直探手术

  ——北大医院介入血管外科完成“混合现实”技术辅助下肝肿瘤介入手术

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  近年来,虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)和增强现实技术(Augmented Reality,简称AR)、包括在此基础上进一步发展的混合现实技术(Mix reality,简称MR)快速发展,拓展了人们对于抽象、多维世界的认知,您知道么,这些技术在医学领域大有用途!

  近日,北京大学第一医院介入血管外科完成了一例“混合现实”技术辅助下“肝转移瘤微创手术”,该技术不仅让医生更便于帮助肿瘤患者控制病情、改善生活质量,也让患者在该技术的帮助下理解了手术原理与过程,更好的配合医生进行了治疗,对疾病和健康的认知更加直观。

  混合现实技术(MR)融合了传感器、光学设备和医学影像,通过在虚拟环境中引入现实场景信息,将信息整合后产生新的可视化环境,在可视化的新环境中物理和数字对象共存,以供用户进行操作和体验。这一技术可实现实时互动,在虚拟世界、现实世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路,可以增强用户体验的真实感。

  简而言之,MR技术可以使得医生变身科幻电影里的主人公,借助电子设备进行智能评估和控制操作对象立体概况和深部细节,戴上MR设备后,眼前浮现的不仅仅是常规肉眼见到的手术视野,而是一个整合了病变范围、病变特征、手术器械操作途径和实时评估操作效果的立体场景。

  这一技术可以帮助医生快速理解病变及周围解剖,易于快速定位、减少并发症、提高手术效率。让人惊奇的是,清醒状态下的手术患者也可以成为MR技术的“用户”,使用该设备后在手术过程中一起和医生沟通治疗细节。它可以明显提高患者疾病理解程度,提高医患沟通质量和效率,因此进一步提高了患者依从性,利于疾病随访复查,促进疾病康复。

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  正在开发的混合现实实时引导穿刺技术

  千百年来,华佗为关公“刮骨疗伤”的故事惊心动魄,生动感人。试想一下,如果有MR技术,华佗与关公一起戴上MR“眼镜”,各自对着虚拟的图像讨论怎么拔毒箭、怎么清创“刮骨”、怎么缝合伤口敷药,互动谈论中潇洒地完成治疗,那么“三国迷”们肯定会更为钦佩这两位前辈的。前不久,北大医院完成的一例“混合现实”技术辅助下肝肿瘤介入手术就让前面这一想象场景变为现实:

  59岁的张先生去年发现肠道肿瘤,手术切除肿瘤后恢复良好。不幸的是,一个月前,张先生在复查时发现肝脏上有新产生的肿块,约2公分,这相当打击张先生康复的信心。张先生说:“肠癌手术后我一直规律吃药、做检查,但发现肝脏又有肿物后,我一度觉得生活没有希望了,心情一直非常低落,因为听周围人说这是肿瘤晚期,根本没办法治疗。”

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  张先生病情示意图:肠癌术后,发现肝脏肿物

  有人向他推荐去看看介入血管外科,“听说介入医生可以进行一种微创手术,无需开刀和全身麻醉,就可以消灭肝脏肿瘤”。张先生找到了北大医院介入血管外科主任邹英华教授,邹主任仔细查看了现在的病情和以前的资料,发现张先生腹部增强CT提示肝S4段有2.3×1.4cm低密度伴不规则强化结节,符合肝转移瘤,但肝转移病灶较小,仍有“微创肝肿瘤化疗栓塞联合消融手术(TACE+RFA)”的机会。

  邹主任拿着影像资料向张先生解释到:“这是肝肿瘤的微创治疗方法,特点是不开刀、无需全身麻醉、术后恢复快,分2个步骤,首先是用一根导管伸至肿瘤供血血管,注射阻塞血管和化疗的药物,使肿瘤缺血坏死;随后步使用治疗针,精准‘扎到’肿瘤内部,对其内部加热,使肿瘤坏死,最终达到控制肿瘤的作用。”经过邹主任的耐心讲解,张先生心里踏实了许多,顺利住院接受治疗。

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  第一步治疗——经肝动脉化疗栓塞(TACE)手术示意图:从“大腿根部”伸入一根导管,精确选择肿瘤供血血管,注射药物使肿瘤缺血坏死,手术“刀口”小于0.5cm

  张先生顺利完成了第一步手术,第二天,在肝肿瘤消融术前,关海涛主治医生向他介绍了治疗过程中用到的新技术,“混合现实”技术(Mixed Reality)。张先生起初不明白怎么回事,但带上“眼镜”后,张先生发现自己好像拥有透视眼,看到病变“显示在空中”,还可以跟着手势随意调节。随着关大夫的指点,张先生很快明白了肿瘤消融术是怎么回事,表示自己在手术过程中一定顺利配合。

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  左图:关大夫为患者带上“混合现实”眼镜,让患者直观“看到”病变的同时介绍治疗方案;

  右图:患者看到的可移动调节的混合现实影像,病变为“绿色”

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  术前邹主任带领介入血管外科医生利用“混合现实”技术制定手术方案,规划手术路径

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  上排:患者术前MRI DWI序列病变高信号,增强CT门脉期低强化,符合转移瘤(红圈)

  左下:TACE术后CT影像:肝S4精准栓塞,可见碘油沉积

  右下:术中消融CT图像,可见消融针精准进入肿瘤内部(黄圈),牢牢“抓住”肿瘤

  在医生和张先生的配合下,手术过程非常顺利,张先生亲眼看着医生用针“扎进”了病变部位,“烧化”了病变,眼见为实地破解了以前相当“神秘”的手术。

  关海涛医生说:“以往患者难以理解专业的医学影像,有时会对自己的疾病缺乏认识、产生困惑。“混合现实”技术把病变从复杂的医学影像中提取出来,让患者带上‘眼镜’就可以‘看到’自己的病变,再配合医生讲解,就可以清楚地理解病变情况和治疗方案,从而大大提高了医患沟通质量,助力介入手术顺利进行。同时它也可以对医生手术规划产生帮助,利于年轻医生学习进步。”

  张先生手术后恢复良好,住院7天后顺利出院回家。张先生说:“通过神奇的‘眼镜’看到我的病变后,我很快理解了自己的情况,更愿意主动配合医生治疗,感谢医学技术的不断进步,为广大病友带来福音!”

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  MR辅助介入手术示意图:无需全身麻醉,术中能够与医生交流,介入医生利用实时影像资料完成手术。

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  北京大学第一医院介入血管外科主任 邹英华教授

  像张先生这样的病例还有很多,北京大学第一医院介入血管外科一直坚持以安全和创新守护患者健康。邹英华主任最早在国内创立肿瘤介入、血管介入联合病房模式,最早开展“TACE+RFA”肝肿瘤联合治疗手术,每年手术达1500~2000台。未来将进一步开发“混合现实”患者教育、医学生教育平台,以更好服务患者和医疗教学。进一步研究混合现实融合实时造影/CT影像的技术,更加精准引导定位病变。

  (介入血管外科 范则杨)


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