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視網膜病變激光治療仿真和學習數字化平臺
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視網膜病變激光治療仿真和學習數字化平臺

一、項目背景
我國糖尿病和高血壓發病率呈逐年上升趨勢,糖尿病和高血壓容易引起眼底病變。目前國內外對眼底病變的主要治療手段之一就是激光手術。激光手術治療的臨床實施要根據醫生對具體患者進行診斷,然后制定治療方案,最后實施激光手術。但在臨床實踐中,激光手術方案的制定都是在醫生頭腦里形成和記憶的,可能若干天之后才進行手術實施,手術開始時醫師頭腦中激光手術區域是原來制定的治療區域的一個記憶,而這記憶的區域往往很難跟原來制定的治療區域一模一樣。
這種情況反映了目前眼底激光手術臨床實踐中存在的非常重要的問題:激光手術質量管理和評價困難。具體來說,目前尚未建立有效的數字化工具用以支持可量化的激光手術治療方案的設計和評估。尤其對于經驗不足的手術醫師,這一工具的意義和價值顯得尤其重要。
對于激光治療結果的量化評估和管理,目前醫學界特別是國內醫學界尚未建立可行的基于高效能的計算機技術和算法的客觀標準和可在臨床環境下應用的系統,以幫助醫生和醫院對治療的質量進行實時的量化分析和反饋,從而幫助醫生提高治療水平,幫助醫院管理部門提高對激光治療質量的監督管理。因此由于激光手術的實施情況(如打激光區域是否正確)無法得到即時的評估,進而導致激光治療的錯打和漏打問題不能及時得到發現和糾正,從而使治療次數增加或造成不必要甚至意外的組織損傷。
二、項目功能
眼底病變激光治療數字化平臺是一面對眼科醫師和學生的計算機系統,其主要目的是為從事或將從事眼底病變診斷和激光治療的人員提供一學習和培訓的數字化工具。運用這一工具,使用者可以在模擬環境中進行手術方案的設計,并通過專家的評價和指點不斷提高診斷能力、制定治療方案的能力,而不必過多涉及患者本人。
眼底病變激光治療數字化平臺有3個子系統:
 
1.數字化眼底病變激光治療仿真系統
使用者可以借助數字化激光治療仿真系統可以觀察某一具體患者的眼底圖像,并根據自己的診斷進行(模擬)激光治療。用戶首先利用系統提供的圖形界面和工具對激光治療的參數(如激光功率,曝光時間和光斑尺寸)進行設置,然后利用鼠標點擊進行模擬激光照射。
2.數字化眼底病變激光治療規劃系統
數字化眼底病變激光治療規劃系統為使用者提供了一系列的交互功能和圖形界面,用于對某一具體患者眼底的激光治療進行方案規劃
使用者啟動激光手術規劃軟件系統后,首先從系統文件庫中選擇相關患者的眼底圖像加以顯示。在確定該眼底需要進行激光治療后,利用系統提供的規劃編輯工具對需要手術的區域和在需要手術區域內必須避免激光照射的區域進行圖形設定,即勾畫出定義這些區域邊界的封閉曲線,如果需要還可以利用相應的編輯工具對這些曲線進行修改。然后,使用者利用系統提供的圖形界面和工具對激光治療的參數(如激光功率,曝光時間和光斑尺寸)進行設置。在規劃的過程中或規劃完成之后,系統可根據使用者的要求直接保存當前的規劃,也可以啟動系統的激光手術自動模擬工具。該工具根據規劃的激光參數值和激光手術區域進行模擬激光照射。模擬激光照射就是在標記的可打激光的區域內畫出類似激光斑的圖案。使用者可根據模擬激光照射的渲染結果決定手術規劃是否需要修改和完善。如需修改或完善,則利用規劃編輯工具對相關的參數或手術區域進行修改。如不需要修改則保存完成的規劃。該系統也支持對未完成的手術規劃加以保存。如果使用者要繼續在以前未完成的手術規劃基礎上操作,則可運用相應的系統工具從規劃文檔庫中選擇和打開相應的(未完成)的規劃文檔并自動讀入眼底圖像以及手術規劃文檔中的數據。
3.眼底病變激光治療評估系統
基于計算機的眼底病變激光手術仿真及評估系統是一項新技術,在國內屬首例。特別是評估技術,目前國內外尚未見到有關這一技術和系統的報道。
三、階段性成果
2015年4月,項目“基于計算機的眼底病變激光治療仿真技術和治療結果的量化評估”成功申報煙臺市科技計劃項目。
2015年12月,完成視網膜病變激光治療數字化平臺驗證版的技術研發和軟件實現。
2016年8月,完成專業初級版研發并送交醫院試用。
四、市場前景
目前在國內所有具有眼底激光手術能力的醫院都還在使用傳統的由人控制和操作的激光手術設備。即使在國外也沒見到第二家使用自動激光治療儀的報道。本課題所研發的計算機圖像分析和配準技術將比Navilas系統用到算法更為全面和復雜,同樣可作為自動眼底激光治療儀的核心模塊。在國內外都具有廣泛的市場前景和應用范疇,不僅僅為眼疾患者帶來了福音,其帶來的社會經濟效益也是不可估量的。


 
 
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