使用人工智能，3d技术，CU Anschutz专家降低婴儿颅骨手术的未知因素

你是怎么开始做颅面学研究的?

一开始我并不想这么做。我是一名训练有素的计算机科学家和工程师。在我攻读博士学位的过程中，有一件事让我很恼火，那就是我们可以使用很多很棒的方法来分析医疗数据，但大多数时候，这些分析结果都被束之高高远，甚至没有临床医生意识到它们的存在。我想做一些有意义的事情。

毕业后，我在国立儿童医院马里乌斯·乔治·林古拉鲁博士的实验室工作。我在儿科项目工作，学习发育障碍，我的实验室恰好有很多关于颅面病人的工作。我很幸运，身边有很多优秀的医生，我开始接受临床培训，这是我没有预料到的。

我开始和罗伯特·基廷医生一起去做手术，参加神经外科诊所，这让我很好地了解了临床环境中的真正需求。我还获得了国家牙科和颅面研究所的培训资助，这让我在医学遗传学和发育生物学方面获得了额外的培训。在科罗拉多儿童医院，我很幸运能与布鲁克·弗兰奇博士密切合作，他是颅面项目的联合主任，我们的扩展团队在多个研究和发现项目中。

什么是颅缝早闭?它有多常见?

大约每2000个婴儿中就有一个患有此病。在出生时，孩子的头骨有不同的骨板，这些骨板被缝合分开，尚未融合。头骨的两个主要软点是骨头分离区域的例子，这给了大脑快速生长的空间，尤其是在头几年。除非骨头能分开，否则它不可能做到这一点。

在一些孩子身上，这些骨板过早地在缝合线处融合，这就是我们所说的颅缝早闭。当这种情况发生时，孩子们通常会接受侵入性很强的手术——尽管现在我们在对年幼的婴儿进行内窥镜治疗方面做得越来越好，使这种手术的侵入性更小。不过，一般来说，神经外科医生会切除部分颅骨顶部，然后整形外科医生会对其进行操作和重塑，为大脑继续生长创造足够的空间，并重建“正常”的颅骨形状。

外科医生将骨头放回原位，并希望不需要进一步的干预。虽然我们科罗拉多儿童医院拥有最好的手术团队之一，但孩子们接受第二次手术甚至第三次手术的情况并不少见。一般来说，目前的治疗方法是主观的，因此可能会出现较晚的和次优的干预，这给患者带来了额外的风险。

在大约30%的患者中，颅缝早闭是由一种已知的遗传疾病引起的，但我们不确切地知道另外70%的原因。其中一个原因是我们不知道大多数患者的缝合线何时以及如何融合。我们只是看到骨头融合了，我们试图通过手术纠正它——外科医生和机构之间的结果很大程度上是不同的。

任何一种头部手术都令人担忧。考虑到这些患者都是孩子，对父母来说，决定进行手术肯定很困难。你发现情况是这样吗?

有些情况下，父母太害怕让他们的孩子接受手术。但不接受治疗是危险的，因为它会导致发育迟缓、颅内压和许多其他负面后果。一般来说，父母会选择手术治疗。

我们研究的目标之一是能够预测，用我们的方法和数据，头盖骨在未来几周，未来几个月将如何发育。在某些情况下，基于这些数据，我们希望我们的方法可以在未来建议对年幼的婴儿最好推迟手术．这很重要，因为这些孩子通常在出生后的第一周就被诊断为颅缝早闭，有时在出生后的头几个月就会进行手术，这是非常危险的。所以，如果我们能够预测大脑不会立即受损，我们可以考虑在手术前等待一段时间。

我们已经利用这些信息告诉医生如何对最常见的一种颅缝早闭进行手术，以达到最好的结果。最近，我们已经能够用三维摄影代替计算机断层扫描来评估手术结果，从而消除了对儿童使用辐射的需要。我们观察头部表面是因为它的形状和体积与颅骨和大脑的发育密切相关。在我们的团队几年前做这项工作之前，没有人在摄影中量化局部头部表面异常来自动评估颅骨手术的结果。通过评估头部表面的变化，我们可以了解下面发生了什么。

这项研究的最佳治疗方法是什么——可能帮助患者避免第二次、第三次手术?

目前，还没有可用的临床工具来预测健康或病理的颅骨生长。因此，治疗在很大程度上是基于专家的主观性——观察某人的头部，并根据过去的经验得出结论，如果某个部位需要矫正，以及如何矫正。在几年内，我们希望应用客观技术来优化我们治疗的长期结果。

我们希望通过拍摄3D照片来评估病人，这需要几秒钟，而且是非侵入性的。我们会对病人头部出现的任何异常进行自动分析，我们可以准确地告诉医生头部的哪些部分异常以及异常程度。

通过这种方式，当医生看到病人时，他们可以为这个人决定精确的，最好的行动方案，因为他们看到的是客观的数据。我们希望使用这些客观数据来告知医生，并预测哪种确切的手术治疗将为患者带来最佳的长期结果。手术后，每次病人回到诊所——每三到六个月一次，这取决于病人的情况——他们会得到一张3D照片，看看他们的进展情况。

此外，对于术后颅缝早闭，很难诊断患者晚年发生了什么。我们的研究也集中在识别症状上比如头痛、睡眠问题、焦虑或学习困难，这些都很难评估。如果我们能更早地发现不正常的情况，我们就可以告诉医生:这个病人需要在出现明显的发育问题或任何其他症状之前进行治疗。

你正在开发个性化的药物治疗。你是否有兴趣扩大你在这一领域的研究，你如何确保你的研究的多样性?

是的，我们所有的项目都是这么做的。我们试图根据患者的特定基因型和表型量身定制诊断和治疗，并能够对特定患者做出预测。

我们在数据收集中纳入了多样性方面:我们包括年龄、性别，我们将开始包括种族和民族。我们需要慢慢地在我们的方法中加入很多东西，以尽量减少潜在的偏差，就像我们为其他临床应用创建的类似方法所做的那样。