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孔德兴:医数结合 三维重构造福患者

发布时间:2018-06-13 阅读数:1100
    只需要通过一套医学影像处理软件系统,医生就像走进人体内,把一切都看得清清楚楚,有了这套系统,医生就能准确地摘除人体内的肿瘤而不伤及周围的血管和器官。这套由浙江大学孔德兴教授团队研发的系统不仅能够降低患者手术时的痛苦,还能降低手术费用,大大提高手术的成功率。目前这套系统已经申请了多项国家发明专利,并成功在北京301医院、中山大学附属第一医院等国内10多家三甲医院得到运用。


 “通过这套系统,整个手术从医院拿到病人的临床数据、影像数据等医学数据,直到设计出整个手术方案,只需要五分钟”,孔德兴告诉记者,“这套系统可以进行肿瘤的精准定位、设计布针方案,同时还有温控系统和手术导航系统。有了这套系统,整个手术完成后,病人的出血量只有10毫升。”


你能想到,这套精准的医疗系统是由一个数学家带领的团队研究出来的么?


一提到数学,大家的第一反应可能是枯燥的方程式和复杂的几何图形。然而,浙江大学求是特聘教授孔德兴,却将数学和医学巧妙地结合起来,在精准医疗方面做了创新性的探索,并取得了卓越的成就。这一切,要从2008年说起。


2008年,一直从事数学理论研究的孔德兴,受聘成为浙江大学的特聘教授,得益于浙江大学提供的宽松的科研环境和良好的学术平台,孔德兴开始了数学和医学领域的交叉研究方面的探索,并在国际上率先提出了数理医学的概念。此后,他开始了这个领域漫长的探索研究。他告诉记者,除了自己的兴趣使然,将数学和临床医学结合起来,他也有着自己的考量。


“数学和力学、工程、机械等各个学科已经有了深层次的交叉融合,但是数学和临床医学的交叉研究却比较少”,孔德兴告诉记者,“其实数学可以在医学领域发挥很重要的作用,比如疾病的早期发现、早期诊断、精准治疗,愈后评估等。医学发展到现在,怎么把数学和医学深层的交叉起来,是精准医学发展到现在的一个瓶颈。”也正是基于这些原因,孔德兴决定对这个课题开展研究,提高现在的医疗水平。


先进的数学模型和高性能的数学算法是图像分析与处理以及应用软件的核心部分,也是当代医疗设备的核心技术。然而,当前我国数学和临床医学的结合并不多,孔德兴虽然是数学领域的专家,但在临床医学方面仍是个“门外汉”。为了更好地进行研究,他利用学校暑期研讨班和一些短期培训课程的机会,向国内外医学领域的专家请教、买书自学医学知识,希望能够尽快地在精准医疗研究方面取得突破。


在国家自然科学基金和浙江省自然科学基金的大力支持下,孔德兴的团队在数学和临床医学交叉研究上面取得了突破性的成果。孔德兴坦言,三年前从浙江省自然科学基金拿到的一个重点项目,给自己团队进行基础性研究打下了坚实的基础。


孔德兴告诉记者,通过这个重点项目,他们团队“通过一些数学方法,不仅可以把病人的腹部三维重构出来,并且还编成软件呈现给医生,帮助医生在手术时进行精准地判断”。同时,团队还发表了十几篇论文并且成功申请了多项发明专利。如今,这项科技成果已经成功进行了技术转化。


如今,孔德兴的团队仍在不断地探索。他们还利用深度学习处理超声影像,同时加入旋转不变性等现代数学的一些概念,研制出了一套基于超声影像的智能诊断系统的DE超声机器人。当医生在为患者做超声检查时,这套智能诊断系统会自动地将图像采集下来,告诉医生患者是否有结节并判断其良恶性,还会为自己给出的结果赋予一个概率值,为医生诊断提供依据,并且相对于三甲医院甲状腺结节65%左右的平均诊断正确率,超声机器人的正确率可达到85%以上。目前该系统已成功为浙大一院超声科服务。


尽管自己的团队在数学和临床医学的交叉研究方面已经取得了很多成就,孔德兴依然觉得自己所做的还不够,他希望能够借助团队的力量,把交叉研究内在的规律性的东西凝练出来,然后自成体系,研究成果提升到一个新的理论高度,将数理医学发展成为一门真正的前沿学科。


 

   (浙江省科技信息研究院传播中心记者 王明月;通讯员 林思达 闻正顺)







 

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