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清华廖洪恩课题组

归档日期:11-25       文本归类:光学侦察器材      文章编辑:爱尚语录

  近日,清华大学医学院生物医学工程系国家“千人计划”特聘专家廖洪恩教授课题组在国际著名学术期刊《诊疗》()上发表题为“基于荧光成像与双光子影像引导的激光消融脑肿瘤诊疗”(Bioluminescence imaging and two-photon microscopy guided laser ablation of GBM decreases tumor burden)的学术论文,并被选为该杂志8月份的封面论文(图1)。

  脑肿瘤是人类健康的一大杀手,近年来脑肿瘤的精准微创治疗受到临床医学和基础研究领域的重点关注。然而诊断与治疗相互分离的问题依然是诊疗发展的瓶颈,目前国内外智能微创诊疗技术的研究尚处于起步阶段。在国家“脑计划”的引导下,智能光学微创诊疗的提出及其实验论证将为脑肿瘤等脑重大疾病的诊疗提出一种新型临床诊疗方案。

  图 2 智能光学微创诊疗理论:基于荧光成像与激光消融治疗的映射关系构建肿瘤治疗方案,规划耦合消融路径为实现精准激光消融治疗效果

  在脑肿瘤治疗中,识别肿瘤及其边界为智能化精准治疗是基本的技术保障。当前,光学成像及光学治疗技术分别具有实时快速成像及微创智能的治疗效果,基于光学成像与光学治疗的诊疗融合为肿瘤治疗提供新型的诊治模式。新型精准光学诊疗原理及理念需要构建量化荧光成像与激光消融参数之间的映射关系,实施智能化的激光消融达到精准诊疗效果。本项研究从荧光成像对肿瘤的量化及边界分析出发,进一步建立了活体激光消融参数组对应的消融治疗结果,从而执行了耦联消融路径规划实现荧光成像引导激光消融精准诊疗(图2)。

  在脑胶质瘤的治疗方面,该项研究基于多模态光学影像引导的激光消融实现了高精准的消融治疗,相对于手术直接切除具有更高的精度和智能可控的治疗参数。(图3)从量化角度分析了脑胶质瘤的高精度的切除治疗效率。

  图 3 活体荧光成像及双光子影像引导的激光消融治疗。(A) 治疗前(上)、治疗后(下)的活体荧光成像;(B) 治疗前、后量化荧光肿瘤负荷;(C)生存曲线。

  该项研究从智能光学微创诊疗的理念设计、原理论证及实验验证,构建了一套新型的光学诊疗方案实现活体动物的精准诊疗,为未来的智能微创诊疗一体化临床转化奠定了坚实的理论及技术基础。

  清华大学医学院廖洪恩教授是该研究的通讯作者,博士生范应威为该研究的第一作者;首都医科大学附属天坛医院张力伟教授为共同通讯作者,天坛医院博士生孙宇为共同第一作者。该研究得到国家重点研发计划“数字诊疗装备研发”重点专项、国家自然科学基金国家重大科研仪器研制项目、北京市科委、北京市自然科学基金等项目支持。

  廖洪恩课题组长期致力于微创诊疗一体化的研究,先后提出了基于术前术中多模态信息融合分析实时诊疗引导,智能型微创手术机器人辅助精准诊疗等理论与系统,为针对复杂外科疾病的跨尺度多模态成像引导智能化诊疗理论的建立奠定了坚实的基础,相关研究被国际知名学术期刊《医学影像分析》(Medical Image Analysis)、《IEEE医学影像汇刊》(IEEE Transaction on Medical Imaging)、《IEEE 生物医学与健康信息学》(IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics)等报道。廖洪恩教授也曾获国际医学生物工程联合会颁发的IFMBE青年学者奖、我国生物医学工程学科最高科技奖“黄家驷生物医学工程奖”“中国侨界贡献奖”等重要奖项表彰。

  清华大学医学院生物医学工程系国家“千人计划”特聘教授廖洪恩课题组与首都医科大学附属天坛医院张力伟教授课题组合作,通过人工智能技术研究大量脑干胶质瘤患者磁共振影像学特点,深度挖掘其与该基因的关联,获得普通医学研究手段难以获得的诊断经验。

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