虚拟现实重构“器官” 医生有了“透视眼”

　　医生通过从“虚空”中打开的“肝脏”，为手术导航。

　　南方医科大学第三附属医院手术室内，广东省医学会数字医学分会主任委员、肝胆外科主任——范应方教授正全神贯注地进行一台复杂肝肿瘤切除手术。他娴熟地分离、结扎、切除，抽丝剥茧般一步步解剖游离病变肝脏组织。

　　手术进入到最为关键的阶段——分离肿瘤与肝中大血管间隙的时候，他眉头紧蹙、暂停操作。在虚空中，他轻触指尖，开启了一个虚拟操作界面。范教授仿佛化身科幻电影中的钢铁侠，以指尖“轻敲”着界面，巨大肝肿瘤的边界也显得异常清晰。

　　这是一套由范应方团队自主研发的3DVWork虚拟现实系统，它依托术前影像资料和三维重建技术，构建一个虚拟的肝脏，使手术团队术前能通过虚拟肝脏反复研究肝内病灶的解剖、设计手术路径，从而为复杂的肝、胆、胰腺手术提供高逼真度的术中导航。

　　微创精准外科技术　极大减少创伤，关乎远期生存

　　我国病毒性肝炎感染人群庞大，加之我国正步入人口老龄化社会，肝癌发病率持续上升。根据世界卫生组织和国家癌症中心的数据比对，全球肝癌年均发病人数约为78万，我国患者数占全球总数的比例高达45%左右。

　　广大群众缺乏对乙肝、丙肝等疾病的认知和了解，未进行早期的积极预防及治疗，导致不可逆性肝炎后肝硬化。实际上，在临床确诊的肝癌患者中，有超过50%的患者确诊时已处于晚期或超晚期阶段。

　　“对早期肝癌或转化治疗成功的肝癌患者进行根治性手术，是有效延长肝癌患者的远期生存期的关键”。如何通过精细化外科手术提高肿瘤根治效果、减少复发成为提高肝癌患者预后的重要方式。

　　范应方所在的肝胆外科团队始终致力于将肝胆胰外科疾病的手术做得精益求精，不断攻克“珠峰”式的高难度复杂手术。

　　范应方介绍，传统的肝脏肿瘤开腹手术治疗，往往需在患者腹部切开一个数十厘米长的“人”字切口，创伤大、康复周期长，导致部分患者难以耐受巨大创伤而失去宝贵的手术切除机会。

　　随着手术器械不断进步、手术理念迭代更新，团队不断学习并掌握肝脏外科前沿新技术，将数字智能化技术应用于肝胆胰疾病的诊疗，并在复杂肝脏肿瘤的微创手术领域取得了显著进展。

　　如今，团队常规采用腹腔镜技术完成各种复杂、巨大肝脏肿瘤的微创切除手术，不仅极大减少了创伤，缩短了患者住院时间，其远期疗效甚至优于开腹手术。

　　虚拟现实　还原复杂病情、导航外科手术

　　手术的微创化是大势所趋，但在腹腔镜下相对狭窄的手术视野中如何不伤及重要血管、神经又能确保最终100%实现肿瘤完整切除呢?

　　范应方教授团队将纤毫毕现的现代影像学技术与日新月异的虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术相结合，通过三维可视化技术将人体器官复杂的内部结构，包括血管、神经等以近乎100%的高还原度立体呈现在手术团队面前，为手术提供更为直观、详尽的视觉参考，并进一步通过增强现实(AR)技术导航精准外科手术操作过程。

　　“在开展手术之前，我们利用CT、MR等高精度医学影像设备将患者的病变区域的器官、血管、神经以及周围被肿瘤侵袭的正常组织给‘扫描’出来。”接下来将这些亚毫米级别的医学检查数据通过团队研发的医学图像软件进行三维重建。下一步，就是如何将这个三维重建器官模型在“虚空”中呈现的问题了。

　　“利用增强现实的光学设备，我们能清晰地看到一个三维立体的‘病变器官’。通过虚拟键盘的指端操作，这个‘器官’可以放大缩小旋转，以全息镜像的形式呈现在手术室虚空环境中，不仅便于手术医生深入到器官中熟悉其解剖结构，确定肿瘤边界；还可以设计出一套既能精准、完整切除肿瘤组织，又能保护核心血管、神经的手术方案”。

　　对于肝胆外科这一需要高度精准手术的临床科室而言，这一系统不仅让各级医生在术前更加熟悉患者肝脏及其肿瘤的解剖结构；还能为手术团队医生提供提前手术“练手”的宝贵机会。在实际手术操作中，通过增强现实技术，术者可“透视”肝脏内部结构，为医生提供精准的术中导航，助力术中精准操作的顺利进行。

　　“尤其当手术过程中遇到肿瘤与关键血管的分离解剖的时候，或者与肿瘤与周围结构解剖不清的时候，医生只需戴上VR眼镜，调出三维重建肝脏模型在手术室内‘虚空’呈现，并与真实肝脏进行1:1匹配，通过位置和远近调整，叠加到实际肝脏上，实现增强现实导航手术的目标，许多问题都能迎刃而解。”

　　自主开发　VR/AR技术已在30余家中心应用

　　得益于这一套名为3DVWork三维可视化软件及VR/AR技术的强力辅助，范应方教授团队已为众多肝胆胰复杂肿瘤患者实施了VR/AR导航手术。肿瘤完整切除率大大提高的同时，患者的康复周期、术后生活质量尤其是术后长期生存率也有明显的提高。

　　如此高科技含量的手段，患者的花费会大大增加吗?

　　“不会，所有的影像检查本身就是医院术前检查必须完善的项目。我们的三维重建及VR技术的应用并没有额外增加的费用。”

　　范应方介绍，这一套系统目前已经申请了国家专利，并获得了国家二类医疗器械相关的批复证明，系统也在不断升级完善当中。

　　目前，全国范围内已经有30余家肝胆外科中心引入了这一套软件系统。“特别值得关注一点是，完全自主知识产权的这套系统并不昂贵，我们团队面向基层地市级推广应用后，能够有效提升地市级医院肝胆外科医务人员的医疗水平，同时也使得基层患者能获益于这项前沿技术带来的医疗便利，享受现代医学进步带来的更为精准的治疗。”　　

　　采写/摄影:南都记者 王道斌 通讯员 游华玲