2014年中国产学研合作创新成果奖获得者

◎ 本刊记者 韩 羽

2014年中国产学研合作创新成果奖获得者

南方医科大学珠江医院方驰华团队——创新数字医学 让手术也能“彩排”

◎ 本刊记者 韩 羽

2014年11月15日，在第八届中国产学研合作创新大会上，珠江医院方驰华教授团队科研成果“腹部医学图像三维可视化系统（MI-3DVS）”荣获“中国产学研合作创新成果奖”。腹部医学图像三维可视化系统是产学研多方合作形成的、具有颠覆性创新性成果，是“数字人”向“数字医学”转化的典范，具有良好的市场应用前景。

自从1809年世界上首例肝叶切除术以来，肝胆胰外科专家一直梦想在手术前能对肝脏肿瘤进行三维可视化精确诊断，实现精准手术。凭借先进的高质量亚毫米CT图像数据，方驰华在国家“863”计划项目资助和中国数字虚拟人研究基础上，联合交叉学科专家组成团队，在国际上率先开展数字医学技术在肝胆胰外科复杂性疾病诊治研究，经过10年的不懈的攻关，取得一系列具有国际先进水平的成果，获2010年广东省科学技术奖一等奖。

团队合作，科技创新

方驰华早在2003年数字虚拟人在中国刚刚诞生不久，在我国数字人开拓者钟世镇院士指导下，为了提高疾病诊断的正确率和手术成功率，降低手术风险性和并发症发生率，实现三维可视化技术指导下的肝胆胰外科疾病诊断和精准手术的目标，创新性地联合肝胆胰外科、临床解剖学、计算机图像处理、数字人研究、影像学专家等组成研究团队，依托南方医科大学数字医学临床中心，迅速成功地将数字人（尸体研究）技术转化为数字医学技术。在“十一五”和“十二五”国家高技术研究发展（863）计划项目,国家自然科学基金重点项目,广东省中国科学院战略合作项目和广东省科技重大专项等12 项科研基金资助下，在中国数字虚拟人研究基础上，凭借先进的高质量亚毫米（0.625mm）CT图像数据，联合南方医科大学珠江医院，华南师范大学计算机学院等交叉学科的专家组成团队，经过10年的攻关和研究，取得具有国际先进水平、部分国际领先的成果。科研团队在国内首创了CT扫描四期数据自动同步配准算法, 率先将三维自适应区域生长算法运用在肝胆胰CT数据分割，突破活人体脏器个体化、高质量、亚毫米CT图像数据采集的瓶颈，开发出能够分析活人体CT数据，具有多功能的三维可视化仿真手术系统。课题组获得国家发明专利10项，软件著作权2项，CFDA认证1项。科技创新主要包括两个“自主”创新：一是自主知识产权的腹部医学图像三维可视化系统(MI-3DVS)，经产业开发，优化为腹部CT图像后处理软件，并获 CFDA认证。MI-3DVS是目前国际上唯一能够同时进行肝胆管结石、胰腺肿瘤、肝脏肿瘤、门静脉高压症等外科疾病三维可视化诊治的系统，填补了该领域的空白；二是自主知识产权、高度逼真的多功能虚拟手术器械仿真系统，配合个体化三维可视化模型进行仿真手术，术前对病灶的可切除性和风险性做出精确判断，并指导精准手术。

方驰华教授

方驰华教授（右二）正在手术

科研与临床相结合，践行转化医学

方驰华团队创造性在国际上率先将数字医学技术应用于肝胆胰外科复杂性疾病诊治，改变了外科医师传统的二维诊治模式，真正实现了肝胆胰疾病解剖数字化、诊断程序化和手术可视化，极大提高了疾病诊断的正确率，有效降低了手术的风险和并发症。在国际上率先采用三维可视化技术诊治复杂性肝胆管结石,构建了肝胆管结石三维可视化诊治系统，将文献报道肝胆管结石术后残石率30%-50%降为术后残石率低于3%，并发症发生率低于5.6%，术后结石复发率低于2.4%，解决了世界上这一诊治难题，达到了国际领先水平。

近10年来，方驰华研究团队一直致力于三维可视化胰腺外科的科研和临床研究，将三维可视化技术应用到胰腺肿瘤诊治、胰周血管三维重建、胰腺肿瘤可切除性评估、胰瘘防治等取得丰硕的科研成果。在国际上率先采用三维可视化技术诊治胰腺肿瘤, 构建了胰腺肿瘤的三维可视化分型和可切除评估标准。该研究团队还运用数字医学三维可视化系统，在世界上首次对胰腺肿瘤患者腹腔脏器、胰周正常和变异血管进行重建，首次实现了活人体胰腺解剖结构的直观、逼真显示，让肝胆胰外科医生根据临床研究的需要对胰腺三维可视化模型进行移动、旋转、透明化等操作，任意调整观察角度，不仅能清晰显示胰周血管的走形及变异情况，还可以隐去其他无需观察的部分，实现胰腺疾病准确的个体化观察与手术切除性评估。在三维可视化技术指导下，为很多传统影像诊断“不可切除”的胰头癌晚期患者成功实施手术，部分患者最后的病理诊断不是癌症。通过对胰腺周围血管情况清晰、系统地认识，详细了解胰头十二指肠区域的解剖，可大大降低胰腺外科手术风险，明显减少术后并发症的发生。方驰华成功将三维可视化技术转化到胰腺外科的临床实践中。在三维可视化指导下，“单根线”胰肠吻合法将文献报道胰肠吻口瘘8%-25%降为7.7%，且均为A级胰瘘,达到国际上同一学术领域的领先水平。

方驰华团队采用MI-3DVS 对原发性肝癌患者高质量亚毫米CT 图像数据进行三维重建后，突破传统二维影像资料的限制，成功实现对肝脏肿瘤大小、部位、形态和在肝脏空间立体位置的清晰立体显示；准确地显示肿瘤与肝静脉、门静脉、肝动脉、下腔静脉和腹腔血管的关系。在此基础上，创造性地实现活人体个体化肝脏分段，肝脏体积、肿瘤体积、切除肝脏体积以及残留肝脏体积的准确测量。在国际上首次成功将个体化仿真手术系统运用于肝癌切除的术前规划、手术方式的合理选择、指导实际手术；通过肝静脉和门静脉的三维可视化分型，指导个体化的肝脏分段，并进行肝段及肿瘤体积的精确测量、术前规划和仿真手术，最终指导精准肝切除术，极大地提高了复杂性肝癌的可切除率和安全性。

方驰华表示，三维可视化技术在临床诊治中最大的优势是，三维模型完全忠实于个体化肝胆胰脏器解剖，使患者能够清晰理解自身的疾病，使医生能够精准掌握肝胆胰疾病的三维诊断信息。仿真手术系统的最大优势是，可以对手术前的方案设计、规划，进行反复操作和修正，达到既能完全切除病灶，又能尽量减少对患者的创伤，真正实现了活人体个体化解剖数字化、诊断程序化和手术可视化，使腹部手术由以前的“一刀定成败”，变为术前可在电脑上反复“彩排”，有效避免了手术风险、减少术中决策时间，显著提高了手术的成功率。

三维可视化技术指导经硬镜靶向碎石治疗复杂肝胆管结石（左）和指导精准外科手术治疗巨块型肝脏肿瘤（右）

科教结合，改变传统教学模式

开发基于MI-3DVS技术的数字化人体腹部脏器解剖学、解剖图谱和手术图谱，改变了传统碳素笔手描线解剖图，使得腹腔实质脏器解剖数字化；可以为课堂的教学以及研究生、实习医生、进修生的手术教学提供真实直观的手术过程。依靠来自于病人真实的脏器解剖作为教学和虚拟手术对象，从而改变医学生的教学模式和手术模式。2009年，方驰华指导南方医科大学06级本科生进行课外科技创新活动，研究课题《医学图像处理系统在肝脏肿瘤诊治中的研究》荣获第十届“挑战杯”广东省大学生课外学术科技作品竞赛特等奖和全国三等奖。2010年指导07级本科生参加“挑战杯”大学生创业计划竞赛，荣获广东省创业团队金奖和国家铜奖。

高校与企业联合，加快产业化进程

2009年在方驰华的积极协调下，深圳旭东集团加入研究团队，获得广东省中国科学院全面战略合作项目和广东省教育部产学研结合项目资助，同期投入1000万元人民币对科技成果进行产业化开发，产学研相结合，为科研成果的市场化提供了良好的转化平台。2013年3月以腹部医学图像三维可视化系统(MI-3DVS)为技术核心的CT图像后处理软件获得国家食品药品监督管理总局（CFDA）认证，深圳旭东集团组建子公司旭东医学影像技术有限公司对科研成果进行产业开发和市场推广，目前已形成较成熟的商业化软硬件系统销售网络，已在中山大学附属第一医院等175家医院推广应用11385例，改变了数百年来外科医师二维诊治模式。

构建数字医学交流平台

为了我国数字医学这一新型、边缘型、交叉型学科发展、组织管理，方驰华在2010年率先成立了首个省级数字医学分会即广东省数字医学分会。数字医学技术在全国多家医院推广和应用，取得了良好的经济效益和社会效益，拉开了我国三维可视化外科时代的序幕，为我国的数字医学技术科研、临床诊治和肝胆胰三维可视化外科的发展做出了重要贡献。

创新不断，硕果累累

作为我国数字医学技术在肝胆胰外科疾病临床应用研究的先驱，方驰华曾获国家（863）计划项目等资助，主持研发了具有自主知识产权、获CFDA认证的腹部医学图像三维可视化系统和虚拟手术器械仿真系统；创造性地率先在国际上将数字医学技术应用于肝胆胰外科领域，实现了解剖数字化、诊断程序化和手术可视化；极大提高了疾病诊断的正确率，有效降低了手术的风险和并发症，研究成果最先发表在《J Am Coll Surg》《Pancreatology》《Pancreas》《World J Surg》等SCI期刊；构建的肝脏肿瘤三维可视化诊断和高逼真仿真手术系统，使原发性肝癌可切除率提高了7.0%，获得国家发明专利10 项，软件著作权2 项，CFDA认证1 项；出版了世界上第一部《数字化肝脏外科学》，使我国数字医学技术的科学研究和临床诊治达到国际先进水平、部分达到国际领先，填补了我国该领域空白，为我国三维可视化外科的发展作出重要贡献。

个人简介

方驰华，医学博士、二级教授、主任医师、博士生导师、博士后合作导师。

现任南方医科大学珠江医院肝胆一科主任、南方医科大学数字医学临床中心主任、中华医学会数字医学分会候任主任委员、广东省医学会数字医学分会主任委员、广东省医师协会外科医师分会副主任委员等职。先后获得第八届中国产学研创新成果奖1项，广东省科技奖一等奖1项，广东省丁颖科技奖1项；省部级和军队科技成果奖10余项；发表论文160余篇；4次荣立三等功。