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医学影像

王广志

清华大学亚博全站手机网页登录教授

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致力于推动影像引导手术的多学科交叉研究与智能化医疗器械的发展

王广志教授先后在清华大学获得工学学士、硕士和博士学位;自1987年开始,先后在清华大学无线电电子学系、电机工程与应用电子技术系、亚博全站手机网页登录生物医学工程系工作,其中1997.1-1998.7在美国西北大学亚博全站手机网页登录、芝加哥康复研究所任高级访问学者。现为清华大学亚博全站手机网页登录长聘教授,生物医学工程系执行系主任。 王广志教授实验室主要围绕医学图像处理与计算机辅助手术相关问题开展研究,面向临床需求,发展医学影像分析、多模影像融合、手术规划、手术导航、手术机器人、运动跟踪等关键技术,发展了一系列前沿技术方法,形成基于医学影像的辅助诊断、治疗、评估与康复的新方法、新设备和新范式,并在多种医疗器械产品中得到应用转化,获得多个医疗器械产品注册证,帮助医生实现精准、微创、高质量的诊疗,相关创新产品在临床中得到大规模应用。

通过创新的交叉学科研究,推动微创治疗方法以及手术机器人等智能化手术器械的发展

王广志教授的科研重点是围绕医学影像引导诊疗的核心技术与系统,通过关键技术研究和一体化的智能器械设计,促进精准、微创诊疗技术的发展,帮助医生提高诊疗的质量。王广志教授熟悉创新医疗器械的研究、技术研发与产品转化,在计算机辅助手术和手术机器人领域有多项成果转化,参与或主持研发了国内第一套手术导航系统、第一套超声融合成像系统、第一套用于儿童的神经外科手术机器人系统等。

· 在医学影像分析与手术规划方面,实验室致力研究先进的医学图像处理、建模、分类、规划和可视化算法,从不同模态影像中提取有效信息,构建影像建模、症状评估、辅助决策、手术规划的方法和系统,辅助医生完成个性化、可视化、定量化、规范化的治疗方案。形成的颅内电极植入规划系统,已在几十家医院得到应用。

· 在多模态影像配准与信息融合方面,针对临床多模影像融合中对比特征不一致、空间位置不一致、解剖结构变形等问题,研究发展多模态影像配准与信息融合方法,利用不同模态影像特点与优势,综合结构、功能、代谢活动信息,为医生诊断、治疗、评估提供更全面、精准的信息。研发的超声融合多模成像系统,获得多项国内外发明专利,技术已转化至迈瑞医疗的高端超声成像设备。

· 面向手术导航与手术机器人中的核心问题与关键挑战,系统研究空间注册、运动追踪、器械引导、病灶可视化、手术环境感知、运动规划避障、增强现实等关键技术,发展更智能、更易用的导航与手术机器人系统,减少创伤、改进手术效果,实现精准、安全、高效、智能的手术操作与手术流程。合作研发的立体定向手术机器人获得三类医疗器械注册证,在全国几十家医院使用。

· 实验室研发了基于线阵CCD、红外光点的高精度三维测量设备,围绕人体的膝关节、肘关节和运动步态开展了三维运动测量和分析工作,通过研究人体关节损伤机理,辅助医生术中操作和术后效果评估。针对脑卒中等神经损伤患者肢体运动功能障碍,对中枢神经系统康复机器人关键问题开展研究,研发了脑神经康复机器人的原型系统,应用于辅助患者康复训练。

在国内外重要学术期刊发表学术研究论文180多篇,近年5篇代表论文如下:

1.Libin Liang, Derek Cool, Nirmal Kakani, Guangzhi Wang, Hui Ding, Aaron Fenster, Automatic Radiofrequency Ablation Planning for Liver Tumors with Multiple Constraints Based on Set Covering, IEEE Transactions on Medical Imaging,2020,39(5):1459-1471.

2.Ning Fan†, Shuo Yuan†, Peng Du, Wenyi Zhu, Liang Li, Yong Hai, Hui Ding, Guangzhi Wang* and Lei Zang*, Design of a robot-assisted system for transforaminal percutaneous endoscopic lumbar surgeries: study protocol, Journal of Orthopaedic Surgery and Research,2020, 15:479.

3.Liang Li,Julia Wu, Hui Ding, Guangzhi Wang*, An “eye-in-body” integrated surgery robot system for stereotactic surgery, International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery,2019, 14:2123–2135.

4.Qing Huang, Jinfeng Sun, Hui Ding, Xiaodong Wang, Guangzhi Wang*, Robust liver vessel extraction using 3D U-Net with variant dice loss function, Computers in Biology and Medicine,2018,101:153-162

5.Ruoxiu Xiao, Hui Ding, Fangwen Zhai, Wenjing Zhou, Guangzhi Wang* , Cerebrovascular Segmentation of TOF-MRA Based on Seed Point Detection and Multiple-Feature Fusion, Computerized Medical Imaging and Graphics, 2018, 69:1-8

学术荣誉与奖励

研究成果曾获得国家科技进步奖2项,部委级科技进步奖6;获得清华大学科技成果推广应用效益显著奖1项、马约翰科技奖1项;所指导学生多次获得国际学术会议优秀论文奖,入选北京科协评选的2020年“北京地区广受关注学术论成果”。


开设课程

医学图像(清华大学本科精品课程),主课程;

实验室科研探究(国家本科精品课程),负责一个单元的教学;

医学影像前沿与实践

医学工程概论

其他社会职务

中国生物医学工程学会副理事长,兼学术工作委员会主任;

中国医学影像技术研究会副会长;

中国生物医学工程学会医用机器人工程与临床应用分会副委;

中国生物医学工程学会医学人工智能分会委员;

中国生物医学工程学会康复工程分会委员;

国家教育部生物医学工程类专业教学指导委员会副主任;

国家药监局医疗器械分类技术专家委员会成员;

中国医学计量技术委员会特聘专家;

北京生物医学工程学会副理事长;

北京药学会医疗器械分会副主任;

中关村医疗器械产业创新联盟副理事长;

中国生物医学工程学报等多本学术期刊的副主编或编委。

专利技术

先后获得了30余项国内外发明专利授权、4项计算机软件著作权;其中部分专利已经授权企业转化应用,或者通过专利授权创办了新技术企业,转化为医疗器械产品。近年开发和形成的手术机器人导航系统、超声融合成像系统,近红外围术期监测系统等核心技术的转化,获得药监局多个二类和三类医疗器械产品注册证书,在临床中得到应用。