如何精准找到肌肉内部的病灶，实现高效注射给药，是治疗脑卒中患者肌肉痉挛并发症的关键所在，哈尔滨工程大学智能学院4位研究生的科创成果——用于脑卒中靶肌穿刺治疗与技能评估的智能医疗导航系统，为实现“药到病除”的理想治疗效果提供了一双“火眼金睛”，解决了这一长期困扰医学界的难题。在前不久的“华为杯”第五届中国研究生人工智能创新大赛中获得一等奖，入围全国十五强。
随着我国逐步进入老龄化社会，每年新增脑卒中患者达250万人，严重威胁人们的健康。脑卒中患者中约80%～90%有不同程度的肌肉痉挛，传统治疗脑卒中病多采用肌肉靶向治疗，由于病灶隐于皮下组织，肉眼无法观测，手术精准度和安全性都面临挑战，肌肉精准穿刺是靶向治疗的关键。
哈工程学生科创团队研发的智能医疗导航系统，结合AI技术，重新设计了穿刺设备的外形结构，内部进行了算法创新。系统将定位刚体分别固定在超声探头和针管上，通过刚体的反射信号使双方建立位置关系并准确定位，能够帮助医务人员准确找到藏在皮下组织下方的病灶，给予精准用药注射，使治疗更加安全、快捷、精准。
2020年，哈工程智能学院栾宽老师了解到在日常治疗脑卒中靶肌穿刺治疗时，目前的二维超声引导技术存在空间位置不直观、成像模糊、实际操作难度大等问题，临床医生希望学校在该方向能有所突破，解决医疗过程中的实际问题。栾宽指导丁世宇、孙镕、张策、王一铭4名学生着手研究这一医疗领域中亟待解决的难题。4名学生查阅大量资料后发现，在传统的脑卒中靶肌穿刺治疗过程中存在一些弊端。经过文献调研、与临床医师深入交流，在栾宽的带领下，学生们找到了脑卒中靶肌穿刺治疗的技术核心——“精准引导+精准注射”，为疾病治疗打造一双“火眼金睛”。
一项技术的革新要经历无数次的磨炼才能实现，这个过程需要团队成员的相互协作，从研一到研三，将近3年的时间，4名学生勇攀科研高峰，如同经历“九九八十一难”的考验与磨炼。
丁世宇是队长，负责项目统筹，技术实现、论文撰写、系统展示等。张策是团队的技术员，根据系统需求编写程序，以技术手段将团队成员的想法还原。王一铭负责作品设计，找同类技术算法，进行算法对比试验，用以验证项目的先进性和创新性。孙镕负责前沿理论设计，需要从大量的资料中筛选团队能够用到的技术、背景等，辅助团队顺利推进试验。“任何一个岗位都很重要，我们就是彼此的左膀右臂，缺一不可。”丁世宇说，项目的成功与每个人的努力不可分割。
“精准引导+精准注射”是该项目的技术核心，而“精准”便是团队成员需要攻克的主要难题，“为了能达到‘精准’，我们试过很多算法，直至误差值越来越小。”技术员张策介绍。通过反复试验，在老师的指导下，团队发现采用“3D打印辅助注册的方法”，确实可以将空间误差从2cm降至0.2mm。最终，团队采用“多策略麻雀搜索算法”，对不同类型穿刺指标数据预测的准确率达到0.989，较同行业同类产品精度0.86、0.94，数值上大大提升。“技术的突破就像打怪兽闯关，需要每个人相互协作、团结一致，才能取得成功。”张策说。
AI智能超声引导系统准确的定位和引导功能，可同时完成影像识别、超声检测、引导注射等任务，以往需要二三个科室协同完成的工作，现在1名医师就可以胜任，大大节省了医疗资源紧缺，为城乡智慧医疗贡献了人工智能技术。
“不断优化系统，使其适用于不同临床场景，如脑卒中康复治疗、活体组织检查等，都是团队接下来的研究方向。”指导教师栾宽说。
高露凡 赵琳琳 哈尔滨日报记者 王铁军
