胃癌是我国高发恶性肿瘤,发病与死亡病例数均居全球首位;多数患者确诊时已是进展期,腹腔镜根治手术中,微小转移灶易被肉眼漏检、胃周血管误伤易致大出血,是长期困扰术者的两大难题。
近日,南方医科大学一支医学生团队交出最新研发成果——胃癌手术病灶与血管AI实时导航系统。这套系统在术中实时标注微小腹腔转移灶、显色区分胃周关键血管,算法完成轻量化改造后,无需大型服务器,小型终端即可在手术室运行。目前,系统已在国内多省三甲医院开展临床观察研究,核心成果经权威科技查新确认为国内外首创。
自建专属数据库
腹腔镜胃癌手术此前长期缺少专用训练数据集。团队没有止步于在实验室跑公开数据,而是长期扎根多家三甲医院手术室,走访基层医疗机构、访谈一线外科医师,把临床真实需求梳理成研发清单,并联动多家省级三甲医院,搭建国内首个腹腔镜胃癌手术专属动态解剖数据库。库内影像覆盖不同转移程度、不同发病部位的手术场景,由专业医师完成逐例人工标注,既用于AI模型训练,也沉淀为手术教学素材——行业长期缺失的训练数据,由此形成自主可控的积累。
算法要真正走进手术室,还要跨过“运行延迟”与“设备部署”两道坎。团队完成深度学习模型的轻量化改造,摆脱对大型服务器的依赖,小型终端即可搭载,硬件部署门槛明显降低。
手术全程,系统实时输出识别结果:一边精准标记肉眼难以分辨的微小腹腔转移病灶,区分单发、多发与广泛转移;一边自动分割、显色标注胃周全部关键动静脉血管,为淋巴结清扫划定清晰的安全操作边界。整套系统兼容国内外主流腹腔镜设备与微创手术机器人,医院无需改造现有设备即可落地。
病灶识别准确率
较青年医师高约三成
效果如何,最终要由手术台检验。团队先后开展人机分层对照试验与多中心临床观察研究,组织资深外科主任、中年主治医师、青年新手医师分组对比。结果显示:系统病灶识别准确率高于普通外科医师的平均水平,较青年医师提升约三成;血管识别速度明显快于肉眼判读。搭载系统辅助后,术中病灶诊断准确性、手术整体安全性均获显著提升,现已得到国内胃肠外科权威专家的一致认可。对患者而言,识别更准、边界更清,直接关系术后复发与出血并发症的风险,也关系生存期。
对基层与年轻医生,这项技术意味着另一种可能:缩小不同资历、不同地区医生之间的诊疗差距,让县域医疗机构也能开展高精准度胃癌微创手术,推动优质肿瘤诊疗资源下沉。
市面上的进口手术导航系统,多适配国外早期胃癌与机器人手术场景,与我国以进展期胃癌为主的病例结构不匹配,且售价高昂;国内同类智能外科产品,大多仅用于术后手术复盘,不具备术中实时识别病灶与血管的能力。
这套系统从设计之初,就瞄准国内进展期胃癌腹腔镜手术,识别帧率高、无操作延迟,完整覆盖根治手术的核心需求,单套定价远低于进口同类产品,三甲医院与基层医疗机构均可负担。
相关项目负责人介绍,项目已获多项授权国家发明专利与软件著作权,相关学术论文发表于国际SCI期刊,构筑起自主技术壁垒;下一步将与国内头部腹腔镜器械企业配套生产,加快高端术中导航设备的国产替代。
为胃疾病精准诊疗
打造全新智能辅助工具
与高校团队从术中导航切入不同,中山三院病理科邵春奎、陈健宁团队将目光投向了术前胃活检病理诊断,试图破解另一道难题。
病理诊断是疾病诊疗的“金标准”,胃活检是胃部疾病筛查诊断的重要手段。长期以来,胃活检病理诊断面临诸多临床痛点:病理医师资源紧缺,微小病灶易漏诊误诊,术前活检无法精准判定胃癌分期、预判淋巴结转移,极大制约胃癌精准诊疗落地。
针对以上难题,中山三院病理科邵春奎、陈健宁团队聚力科研攻关,成功研发出胃活检人工智能多分类诊断模型——GBAIM,突破性解决传统病理诊断短板,为胃疾病精准诊疗打造全新智能辅助工具。该研究成果发表于国际期刊。
文章发表页面 图源:中山大学附属第三医院订阅号
作为智慧病理科研创新的重要成果,GBAIM基于国内多中心临床数据开发。研究团队汇总全国6家三甲医院17086例患者20711张回顾性胃活检数字切片,纳入2965例患者3698张切片开展前瞻性验证。多中心测试表明,该模型拥有优秀的泛化能力,可很好适配真实临床场景。GBAIM可生成病灶热图,定位容易忽略的微小病变,降低漏诊误诊风险。临床测试显示,在该模型辅助下,不同年资病理医师诊断准确率均有所提升,阅片时间明显缩短,有效减轻医师工作负担,全面提升胃活检诊断的质量与效率。
GBAIM的开发及验证流程图 图源:中山大学附属第三医院订阅号
经技术优化,模型衍生出GBAIM‑T、GBAIM‑N两大子模型:前者可区分早期与进展期胃癌,内部、外部AUC分别为 0.907、0.826;后者可预判淋巴结转移风险,内部、外部AUC分别为 0.814、0.706。该成果解决了术前活检难以评估胃癌T/N分期的行业痛点,为临床制定个体化治疗方案提供客观依据,真正实现从“病理诊断”到“临床精准施治”的高效衔接。目前,该胃活检AI诊断模型已完成产品转化,成功部署于国内多家医院病理科投入应用,实现了科研成果与临床诊疗的高效融合。
参考来源
广州科技创新《全球首创!广州高校团队自研胃癌手术AI导航系统,破解两大难题》
https://mp.weixin.qq.com/s/EEhtFocM0P_U1zqqKYoBRQ
中山大学附属第三医院订阅号《最具智慧丨中山三院邵春奎、陈健宁团队研发胃活检AI病理诊断模型》
https://mp.weixin.qq.com/s/6E2dypuOaj3FznZOOnEZQQ
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