计算机程序助力脊柱外科手术

资料来源:阿米尔·曼巴奇

美国科学家的一份来自我们记者的报告称，他们设计的计算机程序可以帮助外科医生在实时手术中识别和标记脊柱节段，从而避免在错误节段进行手术的高成本和可能的失败后果。

当前的研究基于前面描述的算法，称为“级别检查”。LevelCheck是由约翰·霍普金斯大学医学院生物医学工程、计算机科学和放射学教授杰弗里·西韦德森博士设计和开发的。最新的研究结果最近发表在在线的《生物医学工程年度报告》上。

“在脊柱的错误部位进行手术是很少见的，但是对于病人和外科医生来说，哪怕是一个错误都会带来可怕的后果。”阿米尔·曼巴奇博士参与了这项研究，他说，“水平检查旨在帮助犯这样的错误‘永远不会’发生。”

研究人员表示，根据目前的估计，脊柱外科医生每3100次手术中只有一次是在错误的脊柱节段进行手术。然而，错误手术的后果是严重的，可能导致瘫痪、额外的手术和医疗费用的大幅增加。

大多数人有相同数量的脊柱节段，标记为L1、L2等。目前，外科医生通过在手术室使用患者的x光片来识别正确的脊柱节段，并在x光片上向上或向下计数脊柱节段来识别和验证正确的节段。

然而，由于x光片的图像质量差以及患者的位置、体重或不典型的脊柱结构，在手术部位有时很难清楚地看到x光片。椎间盘突出等情况可能导致外科医生在识别正确的脊柱节段时出错。

水平检查程序使用病人在手术前拍摄的实时磁共振成像或CT扫描图像。通过将图像数据输入到LevelCheck计算机程序中，工程师们使用数学算法来比较解剖标志，将它们排列成一行，并将术前扫描的每个脊柱节段的数字标签转换成手术室中拍摄的数字X射线。随后，通过水平检查验证的脊柱节段被提供给外科医生，以告知他们对正确脊柱节段的评估。

对于目前的研究，科学家已经建立了一个模拟手术室。他们选择了2012年至2016年间在约翰·霍普金斯医院进行的364例脊柱手术中的62例，其中包括长节段脊柱手术，并特别选择了最难看到和标记的x光图像。

所有的x光片都由神经放射学家事先正确标记，以确定手术部位在图像上的正确位置。随后，研究人员要求五名外科医生用两种方法标记同一张x光片——首先使用水平检查来帮助标记该片段，然后在没有程序帮助的情况下标记该片段，然后确认标记是否正确。

他们还几次随机向外科医生介绍一些类似的病例，以考虑疲劳或注意力缺失。

结果显示，在没有水平检查的帮助下，外科医生在这些具有挑战性的病例中标记了患者的脊柱节段，导致46个测试中出现14个错误。然而，如果外科医生在标记片段之前或之后使用水平检查，平均错误率在46次测试中降至1例。

后来，约翰·霍普金斯医院的外科医生在没有水平检查帮助的情况下标记了病人的脊柱节段，研究人员在20次实时手术中测试了水平检查的标记功能。外科医生的初始标记和水平检查标记结果在所有20个手术中都是正确的。这些手术没有特别选择困难的病例。目标是确定他们是否可以将级别检查结合到实际操作中。

尽管研究人员表示，LevelCheck仍处于开发阶段，其成本无法确定，但他们表示，需要一台配有显卡的计算机和一名工程师来操作该软件。他们希望进一步自动化该系统，以便外科医生可以在没有工程师的情况下使用它。(赵茜·Xi)

相关文件信息:DOI:10.1007/s10439-018-2099-2

《中国科学日报》(2019-03-12第二版国际版)