近日，华南理工大学计算机科学与工程学院杜广龙教授课题组与清华大学、加拿大卡尔顿大学联合研究开发了一种全自动机器人超声系统（FARUS），能够在没有人类辅助的情况下，独立扫描甲状腺区域、识别恶性结节，为诊断治疗提供特征数据，有效推动医疗效率提升，在全自动机器人甲状腺超声扫描进行人体研究方面取得重要创新成果。研究成果于本月发表于Nature Communications上，题为“A fully autonomous robotic ultrasound system for thyroid scanning”（用于甲状腺扫描的全自动机器人超声系统）。
研究成果在Nature Communications上发表
当前，超声介入的临床医疗中，其检查程序、手术过程具有高精细性和重复性，以甲状腺超声检查为例，该临床检查很大程度上依赖超声技师的经验和技能以及放射科医生的专业知识，检查过程耗费体力和认知能力。
如今，杜广龙教授团队为这一领域带来新的可能。团队基于先前的智能机器人、人工智能、人机交互研究，开发了一种新型的完全自主的机器人超声系统（FARUS）。该机器人超声系统利用人体骨骼点识别、强化学习和力反馈等方面的优势，并通过贝叶斯优化对超声探头的方向进行动态调整，解决甲状腺目标定位困难的问题，能够在没有人类辅助的情况下扫描甲状腺区域并识别恶性结节。研究团队紧密合作，结合前期进行的人体参与者实验结果，证明了该系统能进行高质量的超声波扫描，其扫描精细程度接近于临床医生的手动扫描。此外，该系统还能检测甲状腺结节，并为美国放射学会甲状腺成像报告和数据系统（ACR TI-RADS）的计算提供结节特征数据。
全自主机器人超声系统（FARUS）
据团队介绍，本研究开发了全自主机器人超声系统（FARUS），是首次对全自动机器人甲状腺超声扫描进行人体研究的重大创新成果。基于传统超声检查中，超声技师和放射科医生的分工合作需要，FARUS能将两种角色整合为一个独立自主的单元，实现了平面内和平面外扫描的人性化融合。通过应用深度学习技术，该系统对甲状腺和潜在结节进行实时分割，极大提高甲状腺临床医疗效率，提供集结节检测、病灶定位、自动分类于一体的便捷自主工具。
苏康博士、刘京玮博士、任晓琪博士、霍颖翔博士、杜广龙教授是该论文的共同第一作者。杜广龙教授是华南理工大学课题组的通信作者，王学谦教授是清华深圳国际研究生院课题组的通信作者，梁斌教授是清华大学课题组的通信作者，刘小平教授是加拿大卡尔顿大学课题组的通信作者。该研究得到华南理工大学李迪教授、南方科技大学南方医院赵玮医生的指导帮助，获得国家重点研发计划、广东省科研项目、华南理工大学科研项目资助。
附论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-024-48421-y
本研究产生的主要数据已存入 github：
https://github.com/Ciel04sk/SCUT_Thyroid_DataSet/tree/main
附：论文作者简介
杜广龙教授
杜广龙，华南理工大学计算机学院教授、博士生导师。其在人机自然交互等方面取得了一些在国际上具有一定影响的独创性成果。在多模态智能感知研究基础上，首次提出了基于非受限的机器人交互方法，同时创造性地将电磁感应技术引入机器人力反馈交互系统中，研究技术成功应用于军用和民用机器人系统，并获得8份用户报告。获多项科研奖励和荣誉称号，包括军队科技进步一等奖1项，广东省杰出青年基金、广东省优秀博士学位论文、广州珠江科技新星、“广东特支计划”科技创新青年拔尖人才、华南理工大学杰出青年基金等。主持国家自然科学基金项目2项、省部级项目5项、腾讯犀牛鸟基金2项，作为合作单位主持和承担广东省重点研发项目、广东省现代农业创新团队项目、国家863项目，企业横向项目多项。创新成果发表在国际顶级期刊上，并引起国内外同行的广泛关注，成果包括申请发明专利40余项，其中授权中国专利有14项，包括：11项授权发明专利、2项授权实用新型专利、1项授权外观专利，申请PCT国际专利申请1项；撰写专著3部、发表期刊论文50余篇（包括14篇IEEE Trans一区Top期刊论文，SCI他引336次，总影响因子达90。同时担任SCI期刊Computers and Electrical Engineering（IF:2.801）副编辑，国家自然科学基金评议人，国际顶级期刊IEEE TIE，IEEE TRO，IEEE TII，和机器人国际顶级会议IROS、ICRA等审稿人。
（图文/计算机科学与工程学院 党政办公室）
