青岛特钢铁前系统智能制造优化提升实践

青岛特钢分析铁前系统存在的信息孤岛、工序协同、智能化提升等问题,整合物联网、大数据、云计算、数字孪生等先进工业互联网技术,建设了铁前一体化智能管控平台,共开发18个生产模型,打造出依托“云-边”协同的炼铁一体化智能管控新模式。该平台的实施运行,打通了传统工艺流程及信息化系统之间的数据孤岛,实现了从自动化到智能化的产线升级。实践证明,系统运行对高炉生产秩序稳定发挥了重要作用,高炉炉况自主诊断的准确率达到80%以上,燃料比降低2.3kg/t,煤气利用率提高0.6%。

腹腔镜下肝脏手术增强现实三维影像导航平台的构建与应用

目的实现腹腔镜下肝脏手术增强现实三维影像实时导航方案,构建平台雏形并评估其运行效果。方法通过编写术前CT影像三维重建自动化算法、三维模型二维平面投影轮廓点集采集算法、基于人工智能的腹腔镜手术视野肝脏轮廓点集识别采集算法、“一对多”匹配算法、坐标系转换算法以及视频实时渲染增强融合算法,组成腹腔镜下肝脏手术增强现实三维影像实时导航软件,配合光学定位系统硬件和双目光学信息采集硬件,构建出导航平台雏形。在实验室仿真模型和大型动物中进行平台试运行,引入配准误差参数,评估运行效果并进行优化调整。结果腹腔镜下肝脏手术导航软件基本实现:三维模型重建(CT图像自动分割和异色掩膜处理),手术室观测坐标系、腹腔镜视角坐标系和三维重建模型坐标系的建立及三者之间的信息转换,三维重建模型与手术视频所见结构实时配准导航,导航平台雏形构建。实验室仿真模型中的试运行配准误差为(4.1±0.4)mm,大型动物试运行2次的配准误差分别为4.6 mm和5.8 mm。结论通过腹腔镜下肝脏手术增强现实三维影像实时导航平台雏形的设计、研发、构建以及使用,导航配准精度已经基本可以达到临床需求,未来进一步优化调整之后,有望广泛应用于腹腔镜肝脏手术中。

救治新型冠状病毒肺炎患者一体化协作的隔离病房远程会诊体系的建立

目的针对新型冠状病毒感染肺炎(新冠肺炎)疫情,建立一体化协作的隔离病房远程会诊系统,探讨建设智慧隔离病房的价值和意义。方法依托青岛大学附属医院(青大附院)数字医学优势和远程会诊技术,利用先进的通讯技术,通过远程实时视频和远程医学影像图像传输,在青大附院建立一体化协作的隔离病房远程会诊系统,共对20例新冠肺炎隔离患者进行了远程诊治。结果该系统与青大附院HIS系统、PACS系统、LIS系统等成功进行了对接,构建了一套新型的一体化协作的隔离病房远程会诊体系。利用该系统进行远程会诊,青大附院收治的20例新冠肺炎患者均治愈出院。本系统可以精准救治新冠肺炎患者,降低患者的病死率,提高治愈率,缩短住院时间。并且在诊治患者的过程中无医护人员感染。结论本系统能够为隔离病房患者提供及时、高质量、精准的医疗服务,提高患者治愈率,显著降低医护人员的感染率,保护医务工作人员安全。该系统具有重要的临床应用和推广价值。

三维重建结合增强现实技术在机器人下精准肝切除术中的应用

达芬奇机器人在肝脏外科领域的应用已被证实是安全可行的,但无法透视肝内重要管道和精准定位肝实质内肿瘤。虚拟现实和增强现实等技术的应用可使人体结构立体化、可视化,术前三维模型的建立可以帮助医生制定完善的术前规划,增强现实的应用可以实时进行术中指导,从而避免损伤肝内重要管道,减少出血,并保证安全的手术切缘。本文报道了2例达芬奇机器人肝脏手术,在三维重建结合增强现实技术的指导下进行了精准的肝切除。

基于逆变技术的正弦交变磁场治疗系统的研究

目的:研究并设计一款频率和磁场强度均连续可调的正弦交变磁场治疗系统,以克服市场上交变磁场治疗系统输出频率单一且输出磁场强度有效值低等缺点。方法:以多绕组亥姆霍兹线圈为磁场发生器,在逆变技术的基础上,运用考虑死区的双极性等效面积法和变速积分增量式PID(proportion,integration,differentiation)控制算法实现线圈中磁场频率和强度的精确控制;并通过仿真计算和系统电流及磁场强度测试,验证产生的波形的准确性和磁场强度的精确度。结果:该磁场治疗系统性能较好,正弦波的总谐波失真度(total harmonic distortion,THD)满足国际标准的规定,且得到的磁场强度符合理论计算和磁场仿真预期。结论:该磁场治疗系统能够产生连续可调的磁场,对于保证医护人员开展相关研究具有积极作用,为磁疗系统的研究提供了重要的技术参考。

基于人工智能技术的产学研深度融合在胃肠外科诊疗中的科技创新和成果转化经验分享

医学人工智能是一个"产学研"深度融合的领域。"产学研"协同创新体系打破了各学科之间的壁垒,在科技创新及成果转化方面展现了巨大的推动力。笔者所在的青岛大学附属医院,依托山东省数字医学与计算机辅助手术重点实验室、青岛大学数字医学与计算机辅助手术研究院,与北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室以及青岛海信医疗设备股份有限公司,共同建立了紧密的"产学研"合作机制,历时10年,在人工智能胃肠外科领域开展了一系列科技创新和成果转化的有益探索,成果丰硕。主要包括:(1)研发海信计算机辅助手术系统(CAS),对于以周围血管为指引的腹腔镜胃肠手术,全局把握血管的走行和变异以准确选择手术策略,具有重要的临床意义。(2)研发胃肠道病变自动识别系统(人工智能影像辅助诊断系统),首次将人工智能深度神经网络应用于直肠癌淋巴结转移的鉴别,实现了精准的临床诊断。(3)成功开发出胃肠道虚拟内镜平台,能够提供全新的肠壁外翻的虚拟内镜视图,实现单向导航肠壁全览的功能。(4)构建具有完全自主知识产权的国产化腹腔镜手术模拟训练平台。我们体会到,临床需求是研发之源,临床实践是创新之源,临床医生是成果转化的实践者。人工智能模型的建立往往需要海量的、高质量的临床医疗数据的支持,故只有采用多中心研究的方式进行,才能保证其推广及应用的有效性。在科技创新和成果转化的整个过程中,不能忽视医学伦理和知识产权归属问题。

基于小儿肝胆胰计算机辅助手术系统研发、临床应用及产业化

肝、胆、胰肿瘤严重危害人类健康乃至生命,在儿童患者尤甚.外科手术是理想有效的治疗手段.小儿肿瘤瘤体大、部位复杂,精准手术规划、导航及实施是手术成功的关键.传统的手术规划方式经常存在二维阅片时空间想象的思维误区,难以精准术前规划,无法准确判断是否可以完整切除肿瘤.该项目历时15年,在"十二五"国家科技支撑计划等重大课题资助下,密切结合临床,研发出基于小儿三维可视化医疗设备,以此为技术核心打造海信数字化手术室;同时构建了儿童肝、胆、胰肿瘤精准治疗体系;建立人类数字肝脏大数据平台,基于数字肝脏大数据分析技术,提出新的肝段分型及各年龄段平均肝体积.实现从"传统经验手术"到"数字化引导精准手术"的根本转变.

智能化手术系统的关键技术及产业化应用

智能化手术系统是计算机信息技术、人工智能与现代医学技术的深度交叉融合,旨在综合运用人工智能、通信、自动控制、图像信号处理等先进信息技术,对围术期多源异构的医疗数据,进行快速读取、融合分析、智能诊断,提供智能化决策支持,保障手术过程安全进行,提高手术效率。多源、多维度、跨介质异构医疗数据的“实时3D重建”与“病灶智能辅助诊断”是智能化手术系统研发需要解决的两个关键技术问题。