項目可行性研究報告(案例)

創業資助項目可行性研究報告創業資助項目可行性研究報告1/52 深圳市技術創新計劃創業資助項目可行性研究報告 項目名稱：基于計算機虛擬現實技術的血管內介入手術綜合平臺申請單位：深圳市xx科技有限公司項目負責人：xx移動電話：電子郵箱：傳真： 目錄1、項目實施的背景意義 51.1、項目所面向的我市經濟、社會和科技發展等有效需求 51.2、項目的先進性 61.3、項目的重要性 71.4、項目的必要性 81.5、項目在行業中的地位和作用 81.5.1、項目在行業中的地位 81.5.2、項目在行業中的作用 91.6、項目預期實現的經濟和社會效益 101.6.1、項目預期實現的經濟效益 101.6.2、項目預期實現的社會效益 102、技術發展趨勢及國內外發展現狀 112.1、項目相關技術的發展趨勢 112.2、項目的國內外研究開發狀況 132.3、項目的產業化狀況分析 132.4、我市相關行業與國內外先進水平的差距 142.5、市場需求情況 152.5.1、深圳市需求 152.5.2、國家需求 153、項目主要研究內容 173.1、項目涉及的技術領域 173.2、擬解決的關鍵技術 173.2.1、以人體醫學影像數據為基礎，建立虛擬手術病例 173.2.2、手術過程的互動式模擬 183.2.3、人機交互虛擬環境的建立 193.3、擬采用的技術原理 193.3.1、醫學圖像處理（MedicalImageProcessing） 193.3.2、計算機幾何和物理建模（GeometricandPhysically-basedModeling） 203.3.3、人機交互接口(VisualizationandHapticRendering) 203.4、擬采用的技術方法 213.4.1、主要技術 21、CT和核磁共振圖像分割技術 21、基于CT和核磁共振圖像的虛擬人三維重建技術 22、人體組織器官和手術器械的物理建模和形變和交互模擬 22、X光成像模擬技術 23、硬件虛擬人、人機交互、及觸覺渲染（力反饋）技術 243.4.2、性能指標 24、系統的精確性 24、系統的實時性 25、系統的有效性 253.5、擬采用的技術路線 273.5.1、產品總體框架 273.5.2、手術模擬系統的技術原理 273.6、項目的主要技術創新點 283.6.1、圖像保邊去噪技術及在圖像分割中的應用 283.6.2、基于血管中心線提取的血管網三維重建技術 293.6.3、基于多網格技術的快速導管導線模擬方法 303.6.4、基于GPU加速的快速非線性有限元技術 313.7、項目涉及的相關知識產權 314、項目預期目標及市場前景 324.1、項目在技術進步方面可實現的預期成果 324.2、項目形成的產業前景分析 324.3、技術人才培養 334.4、對解決產業發展問題的預期貢獻 334.4.1、技術指標 334.4.2、經濟效益指標 334.4.3、社會效益指標 345、項目實施方案 355.1、實現預期目標所需的組織管理方式 355.2、項目技術實施步驟 365.3、科技資源綜合利用 365.4、成果產業化策略 375.5、研發資金的籌集與投入 375.6、知識產權和技術標準的對策措施 395.6.1、知識產權對策措施 395.6.2、技術標準對策措施 405.7、項目實施方案的可行性 405.7.1、項目涵蓋的研究領域 405.7.2、理論依據 415.7.3、技術基礎 425.8、風險分析與應對措施 435.8.1、客源流失風險與應對措施 435.8.2、市場疲軟與應對措施 435.8.3、價格波動與應對措施 446、項目計劃進度 457、現有工作基礎和條件 467.1、申請單位在相關技術領域的已有研發基礎 467.2、申請單位在相關技術領域的主要研究成果 477.3、項目實施具備的支撐條件 487.3.1、研發資金情況 487.3.2、主要科研設施與儀器情況 487.3.3、計劃購置的重要儀器設備 487.4、本項目或與本項目相關的其它項目申請國家、省、市科技計劃情況 498、研發團隊 498.1、研發團隊的規模和結構 498.2、項目核心研發人員情況 501、項目實施的背景意義1.1、項目所面向的我市經濟、社會和科技發展等有效需求虛擬現實技術是近年來出現的高新技術，也稱靈境技術或人工環境。虛擬現實是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬。虛擬現實技術被用于電子游戲，飛行訓練模擬，地理信息系統，環境模擬等領域，高度浸入感的環境模擬讓使用者有一種身臨其境的體驗。近年來隨著虛擬現實技術的蓬勃發展，虛擬現實技術的應用越來越受到科技領域的廣泛關注，一些業界巨頭如google，facebook等也紛紛進入這一產業中來。可以展望不久的將來，虛擬現實技術將獲得更為廣泛的應用，并全面的進入到我們的日常生活中來。20世紀后期，高新技術的迅猛發展和在醫學領域的廣泛應用，大大促進了虛擬現實技術的開發與應用。作為虛擬現實技術在醫學領域的應用——微創手術模擬，經過10多年的發展，在歐美國家已經被廣泛的應用于對手術醫生進行教學和培訓。本項目就是致力于計算機虛擬微創手術的核心技術的研發和攻關，并依托申請人在血管內介入手術模擬技術上多年的研究和積累，將醫學虛擬現實的技術應用到實際中來，完成計算機虛擬手術系統的產品化。目前，虛擬手術技術在我國的發展處于起步階段，還沒有國內企業涉足這一領域。尤其在血管內介入手術的模擬上，由于手術本身的復雜性和特殊性，對系統的設計、研發和實現都有很高的技術要求，這為國內企業進入這一領域設置了很高的門檻。目前僅有美國、以色列和瑞典等國屈指可數的公司能夠開發和實現血管內介入手術模擬系統。介入醫學工程是20世紀末醫學對人類文明的重要貢獻之一，介入手術的廣泛應用，使得原有的手術教學與培訓體系面臨嚴峻的挑戰。介入手術通常高度依賴于功能繁多的手術器械，對于復雜的手術過程也有細致的要求。這些是傳統手術無法比擬的。歐美國家的經驗表明，憑借計算機虛擬微創手術系統建立的虛擬環境，作為一種先進的培訓手段可以為手術醫生提供高效的訓練。并且，可以對手術醫生的技能掌握情況進行量化評估。虛擬手術系統的推廣對現代醫學教學與培訓體系具有革命性的影響，極大的緩解落后的傳統醫療教學與高速發展的介入手術技術的矛盾。深圳是一個高新技術產業密集的城市，在全國有著舉足輕重的地位，深圳作為經濟特區優勢顯著。深圳市擁有發達的軟件產業，聚集了大批優秀的經驗豐富的軟件工程師。同時由于毗鄰港澳，深圳獲取外界信息遠比內地其他城市方便。而且本項目的最初也是從香港的高校開始的，地理上的優勢為我們的產品的深度研發提供了進一步技術支持。深圳還擁有領先全國的電子產業和加工業，這些都是我們產品試制過程中所必需的，也是國內其他城市無法比擬的。深圳市政府對于發展高新技術產業，實現產業轉型的決心，以及與之相應的給予高新技術企業大力的扶持和服務,極大的鼓舞了創業者的信心。這對于我們這樣的科技型小微企業猶如雪中送炭，大大提高了我們的生存和發展的能力。作為創業者和新技術、新應用的倡導者，我們也堅信在虛擬微創手術這一領域的核心技術的發展，以及相關產品的推出，會積極的推動我國醫療教學和培訓體系的改革，并通過我們的不斷努力和在這一領域的先發優勢，使深圳成為這一產業的龍頭。1.2、項目的先進性本項目是集醫學圖像分割技術（MedicalImageSegmentation），虛擬人三維重建技術（GeometricModeling），計算機物理建模技術（Physically-basedmodeling），X光模擬成像技術（SimulatedX-rayImaging），以及觸覺渲染技術（Hapticrendering）等多種計算機圖形圖像及虛擬現實領域的前沿技術，真實的再現了手術的場景，為使用者提供高度浸入感體驗的虛擬手術環境。項目中所設計的關鍵技術主要以申請人近年來所發表的學術論文為理論依據，包括申請人在香港中文大學就讀期間發表的多篇國際會議和期刊論文。項目基本代表了目前國際上血管介入手術模擬的發展水平。目前，在我國手術模擬技術和產品處于起步階段，對于血管介入類手術模擬訓練，尚無可用的商業產品問世。而在歐美國家已經將手術模擬技術廣泛的應用到手術的教學與訓練之中。甚至在美國，通過虛擬手術系統的考核是獲得手術執業資格的必備環節。本項目不僅可以用于手術教學訓練，還能用于手術技能考核的綜合性虛擬手術平臺，我司將是國內首家做血管介入類手術模擬平臺的廠家。因此，我司進行此項目的研發在國內將是領先的。1.3、項目的重要性上世紀90年代，血管內介入技術引進我國，在我國迅速發展，至2012年僅心血管介入手術全年完成超過20萬例。但這一數字僅為美國的1/10，而我國具備血管內介入診療資格的醫生也不足美國的五分之一。2013年我國心腦血管患者約為2500萬人，且每年新增超過100萬。患者對于介入治療的巨大需求，一些操作經驗不足，手術指征掌握不嚴格的醫生對病人實施手術，結果醫療事故頻發，引發官司不斷。血管內介入手術風險高，過程復雜，難度大；傳統的教學手段，導致培訓合格手術醫生的周期漫長，根本沒法滿足需求。而經驗豐富的醫生，由于手術任務過于繁重，對于后備梯隊的建設也基本無暇顧及，從手術教學到手術實踐之間難以銜接。在歐美發達國家，虛擬手術系統已經廣泛的應用，經驗表明虛擬手術系統可以大大提高培訓醫生的效率，縮短培訓周期。美國權威機構Geisinger醫療中心與多家醫療機構聯合在全美范圍內對虛擬手術系統在訓練醫生中的有效性進行調查，并將調查結果被發表于2013年10月刊“CatheterizationandCardiovascularInterventions”。調查表明虛擬手術系統：（1）有助于受訓者確認改善領域；（2）有助于受訓者提高認知和操作能力以及心智技能；（3）對手術技巧進行客觀評估；（4）不僅對于培訓新從業者十分有效，而且有助于確保經驗豐富的醫生保持手術技能。項目的必要性由于傳統手術教學訓練手段單一，合格手術醫生培訓周期漫長，無法滿足日益增長的心腦血管病人的需求，這一情況已成為我國血管內介入手術發展的瓶頸。而本項目正適應這一需求的發展，以計算機虛擬虛擬現實技術為基礎，制定科學的培訓課程。通過嚴格的訓練過程，使學習者在臨床和技術方面能具備優秀的認知和操作能力以及重要的心智技能。從而推動傳統醫療手術教學和訓練的革命，極大的緩解落后的傳統醫療教學與高速發展的介入手術技術的矛盾，加速介入手術在我國醫療體系中的發展。所以，研發本項目是非常有必要的。項目在行業中的地位和作用1.5.1、項目在行業中的地位本項目主要應用于血管內介入手術診療醫生的教學和實踐。2012年開始，根據衛生部要求今后僅有培訓合格人員才具有獨立從事心血管病介入診療的資格，這標志著血管內介入手術醫生的教學和實踐即將進入標準化，體系化的階段。根據歐美國家經驗，基于虛擬現實技術的模擬訓練系統是手術教學，實踐才是考核體系中的重要一環。2013年湖南湘雅醫院利用以色列公司Simbionix的血管內介入手術模擬訓練產品ANGIOMentor對兩組從未接觸過介入手術的培訓學生培訓進行對比測試，結果顯示，在經過手術模擬訓練系統培訓以后，學生對于手術的認知以及手術過程中問題的解決能力有30%以上的提升。同年7月，RSCA(TheRegistryofCardiovascularSpecialistsandAssistants)采用Simbionix公司的ANGIOMentor模擬器，為他們的認證服務提供醫療解決方案，包括心血管醫學專家、血管醫學專家、心血管助理和醫學模擬教學人士等。TheRegistryofCardiovascularSpecialistsandAssistants(RCSA?)是一家非營利權威機構，為心血管專業人士開發標準化的認證課程。本項目是在國際先進技術基礎上進行的國產化改進和集成創新，目前技術地位屬于國內領先。現階段，我們將致力于填補國內市場的空白，以各大醫學院，三級以上醫院，專業的培訓結構為主要市場目標，所以帶來較為可觀的經濟效益和社會效益。1.5.2、項目在行業中的作用由于介入手術的特殊性，通常在學習過程中不可能直接用病人作為練習對象，而只能利用動物或尸體進行練習，不但成本很高，而且難以得到足夠的病材來源。此外，由于練習環境與實際手術環境有較大差別，也難以得到理想的學習效果。由于病材有限和手術安全性等方面的原因，低年資醫師和中小醫院的醫師往往得不到足夠多的實踐機會，因而手術水平也難以得到提高。而對于大醫院來說，培養一個成熟的介入手術主刀醫師也往往需要數年的時間。而對醫學界來說，在低風險或無風險環境中對學生進行手術培訓非常重要。因此，利用虛擬現實技術去進行培訓很明顯有著巨大的作用。本項目可以用來使醫生逐步適應新型手術的具體流程，了解新手在手術進行中可能遇到的實際操作問題。其作用主要表現在以下幾方面：（1）本項目可以迅速高效的提高學習者的手術及其他操作技能，節約培訓醫生的費用和時間。它可以使醫生沉浸于虛擬的場景內，體驗并學習如何應付各種臨床手術的實際情況，可以通過視、聽、觸覺感知并學習各種手術實際操作。醫生經過多次的手術模擬訓練，并利用專家學者的手術經驗和實力進行練習，可以提高自身的操作水平。（2）本項目可以對訓練者的手術能力做出評價。根據完成手術所用的時間以及器械移動的平滑程度和效率，來判斷實習生何時具有臨床手術實踐的能力。（3）本項目可以改進醫生手術前的計劃過程。這個技術可以把各種診斷傳感器搜集到的信息集成到手術模型中，以方便醫生做計劃。醫生可以在虛擬環境中觀察、分析和預測手術方案的后果、模擬手術的實施過程。1.6、項目預期實現的經濟和社會效益1.6.1、項目預期實現的經濟效益據心腦血管手術市場研究報告顯示，我國目前擁有三級以上醫院和醫學院超過1600家，因此我們估計該系統的市場總容量超過2000臺,以每臺基礎價格50萬元計，市場總價值超過10個億。另據統計2014年我國心腦血管介入手術實施超過60萬例，而且這一數據也處于逐年增長的狀態。預期，本項目在后續為心血管介入手術提供醫學影像處理這一服務市場每年有超過2億元以上的市場容量，并且以超過15%的速度逐年增長。因此，本項目未來市場前景廣闊，將產生良好的經濟效益。1.6.2、項目預期實現的社會效益我國先天性心臟病(先心病)的外科治療始于本世紀40年代，基本上與西方國家同步，50年代發展十分迅速，特別是心導管檢查技術及體外循環技術的發展起到巨大的推動作用。60與70年代發展較為緩慢，自90年代又有了突飛猛進的變化。自90年代起，血管內介入新技術引進我國，在我國迅速發展，不斷普及、規范和提高。截止2012年僅心血管介入手術全年完成超過20萬例，但這一數字僅為美國的1/10，而我國具備血管內介入診療資格的醫生不足美國的五分之一。2013年我國心腦血管患者約為2500萬人，且每年新增超過100萬，介入治療手術醫生的需求巨大。目前，介入醫學在我國蓬勃發展，介入醫學隊伍已經形成并還在逐步擴大，但由于是新的領域，成果多、存在問題也多，而在人才培養、知識結構等方面存在的問題已經或正在顯現。從長遠發展和形勢嚴峻、緊迫的現狀看，培養專業的介入治療手術醫生已是迫在眉捷。本項目可以很好地緩解這一囧況。通過真實再現了手術的場景，讓受訓者在具有高度浸入感體驗的虛擬手術環境下反復練習，掌握流程，磨練技巧，大大縮短了培訓合格血管內介入手術醫生的周期，不但可以節約成本和時間，而且也可以降低非熟練人員進行實習手術時的風險，對提高我國的醫學教育水平和整體醫療水平具有重要的社會效益。2、技術發展趨勢及國內外發展現狀2.1、項目相關技術的發展趨勢計算機虛擬現實技術經過數十年的發展歷史，在某些領域已有了成熟的應用，例如飛行員的模擬訓練，城市規劃，室內設計等。隨著計算機硬件，軟件的發展，虛擬現實技術也在日益完善，并不斷地被應用到社會生活的各個領域。在醫學上，手術模擬也逐漸成為虛擬現實技術一個重要的研究方向。目前對于手術模擬技術的研究主要有三個大方向：對于醫學影像數據的處理，基于虛擬人的手術過程模擬，多感知的人機交互界面。（1）對于醫學影像數據的處理：醫學圖像數據的處理是一個重要的研究領域，大量的研究集中于醫學圖像的分割。圖像分割技術的發展，使得依據醫學影像數據建立包括人體各器官組織及血管網的虛擬人數據庫成為現實。就國際上目前的最前沿的研究成果來看，完全自動分割，由于技術難度過大，尚無法實現。可以通過自動分割后手動調整的方式加以解決。目前通過去噪和多模態數據融合，以及引入機器學習等技術提高分割的準確率和自動化程度，是圖像分割研究的重要方向。（2）基于虛擬人的手術過程模擬虛擬人是指，通過數字技術模擬真實的人體器官而合成的三維模型。虛擬人的建模主要包括兩個過程，幾何建模和物理建模。●幾何建模:MarchingCube方法廣泛用于提取三位體數據表面的方法，不同改進的MarchingCube方法被開發出來生成相對平滑，噪聲較少的表面。由于Marchingcube方法生成表面通常不能滿足手術模擬的需要，各種基于高斯濾鏡的迭代算法被廣泛的用于表面的平滑處理。而如何在保持器官形狀特征的前提下，盡量的平滑表面也是一個重要的研究方向。●物理建模:主要以三類模型為基礎：質量彈簧模型，有限元模型和能量模型。質量彈簧模型具有易于實現，對系統計算性能要求不高等優點，缺點是模型精確度不高，結合人體組織力學特性參數困難。常被用于對精度要求不高，對實時性要求很高的場景下，例如基于力反饋的觸覺在線模擬。有限元方法是一種計算數學方法，用于求偏微分方程的數字解，并廣泛的用于工程受力分析；具有很強的理論基礎，求解精度高，模型中的參數物理意義明確。但是，計算復雜度高，完成求解的計算量巨大，導致有限元方法在實時形變模擬的應用上受到一定的限制。能量模型以勢能最小化原理為基礎，對模擬系統建立能量函數，通過優化方法最小化能量函數求解。●手術過程的模擬中還涉及到碰撞檢測（CollisionDetection），穩定性分析等很多問題，通常手術過程的模擬沒有標準化的方法，要結合所要模擬的對象，根據它的物理特性，研究開發出相應的模擬方法。提高模擬的準確性，算法的魯棒性，以及保證模擬的實時交互，是手術模擬的目標。（3）多感知的人機交互界面：虛擬現實技術的發展與硬件的發展密不可分，對于模擬手術系統來說，實時模擬醫學影像的視覺反饋和操縱手術器械時的力反饋是模擬手術環境的逼真度的重要影響因素。而且，通過硬件設備去捕捉操作者的操作過程和軌跡是進行人機交互的基礎。除了一些通用的力反饋設備，例如SensAbletechnologies的PHANTOMOmni等（下圖所示），通常來說，對于一個虛擬現實系統，需要研究，設計和開發專用的硬件設備。2.2、項目的國內外研究開發狀況我國虛擬現實技術在醫學中的應用研究尚處于起步階段，只有為數不多的機構在進行如遠程醫療、器官3D顯示、計算機輔助手術等方面的初步技術研究。由于虛擬現實設備非常昂貴，近年來，國內大多數研究被限制在介紹國外的進展或理論探討的范圍內。目前與醫學相關的虛擬現實技術的應用主要包括：放射治療模擬定位、虛擬手術等領域。其中模擬手術訓練是一種技術難度較大的應用。國內僅見報道清華大學、解放軍軍醫進修學院進行了應用于教學和訓練的虛擬手術方面的探索和研究。因此，大力發展在醫學中具有自主知識產權的虛擬現實技術已經是大勢所趨。世界上發達國家都對虛擬現實技術在醫學上的醫用給予了高度的重視，國外在虛擬現實技術方面研究處于領先地位。美國的MillersvilleUniversity開發出一套具有觸覺的仿真系統，操作者可使用系統進行虛擬腹腔鏡訓練：如切割和創傷縫合等操作。美國波士頓動力學研究中心（BostonDynamics）研制的虛擬手術系統能產生十分逼真的血管、心臟、大腦等的三維圖像。加利福尼亞的舊金山大學外科系與伯克利學院的電子工程與計算機科學系對虛擬腹腔手術的研究。日本Nagoya大學生物醫學工程系微型系統工程實驗室從事3D醫學圖像處理以及虛擬內窺鏡方面的研究等。2.3、項目的產業化狀況分析虛擬手術技術由于其低風險，低成本，可重復使用，應用靈活等優點逐漸替代了傳統的教學和訓練手段。尤其在微創手術領域，虛擬手術技術提供了一種嶄新的意義深遠的手術訓練方式。在國外，基于虛擬手術系統的考核標準，已經成為合格醫生培養過程中必備的組成部分。國際市場上也有相對成熟的產品，例如Simbionix的ANGIOMentor，和Mentice的VIST這兩個產品。這兩款產品可以模擬多種手術案例，能給使用這帶來很好地浸入感體驗，基本代表了目前血管介入手術模擬的最高水平。但是他們的產品過于昂貴，不僅在中國，即使在美國，大部分醫療機構也無力購買，嚴重影響了產品的市場需求。本項目以申請人在香港多年研究的成熟技術為基礎，結合我司在技術方面的創新，基本上代表了現有成熟技術的最高水平。通過精心的產品設計,以及我司采用產品設計把控，生產外包的模式，在短期間就可以快速實現產品的規模化生產，并能完全滿足我們對市場快速推廣的產能要求。本項目產品包含多個模塊，都可以完全獨立，既可以是一個系列化的獨立產品，根據相關客戶的需求獨立銷售，也可以把模塊組合起來，成為一個完整的產品組合，實現多種功能。在實現產品的過程中，我們將通過相關協會組織，努力推進該類產品的標準建立，在實現產品市場化的同時，完成標準的建立，并將努力成為標準的建立者和實現者，從而在行業當中建立自己的地位。2.4、我市相關行業與國內外先進水平的差距國內介入手術訓練還處于初級階段，主要以醫療視頻會議系統，仿真器具或者動物活體作為教學和訓練手段。尚無國產的血管內介入手術模擬手術系統的產品在市場上銷售。以色列公司的AngioMentor產品和瑞典的VLST為代表的國外虛擬手術系統通過代理公司在國內銷售。與歐美國家相比，我國的醫療訓練和考核機制還不盡完善。尤其是像血管內介入手術這種高度復雜，難度大的手術，還沒有建立起系統化的訓練和考核手段。而歐美國家以虛擬手術系統為核心，建立起綜合性的模擬手術培訓和考核中心，通過由權威機構（如美國的RSCA（TheRegistryofCardiovascularSpecialistsandAssistants）），開發和制定標準化的認證課程，通過要求嚴格的培訓過程，使學習者在臨床和技術方面能具備優秀的認知和操作能力以及重要的心智技能。并通過專業化的考核，量化受訓者對于手術技能的掌握程度。從而形成一條循序漸進的培養過程。隨著虛擬現實技術的高速發展，以計算機模擬手術系統為核心的新型手術教學，訓練和考核系統將全面取代傳統的教學和訓練方式。深圳作為一個充滿著改革和創新意識的城市，理應這一過程中擔當重要的角色。2.5、市場需求情況2.5.1、深圳市需求由于我司的產品在國內還沒有自主實現生產，僅有從國外進口的少量產品出現在市場上，在深圳市場還沒有使用。但是為了滿足相關醫院培訓的需要，還是采用相對比較傳統的方式，為了適應需要，在2010年深圳第二人民醫院建立了手術室遠程視頻會議系統。在深圳，現有的三甲醫院包括北京大學深圳醫院、深圳市人民醫院，深圳市第二人民醫院，深圳中醫院，深圳寶安人民醫院，深圳南山人民醫院，深圳龍崗人民醫院、深圳香港大學醫院以及深圳市婦幼保健院，還有部分開展了介入手術的民營醫院，都將是我們的第一批重點客戶，我們也會選擇合適的醫院作為我們的合作單位，成為我們的免費試用合作單位，成為我們產品的窗口。基于我們產品的先進性和獨創性，以及國內第一家廠家，我們預計我們在深圳的市場占有率可以達到80%以上，同時我們也會積極拓展出口業務，首先的目標是東南亞市場，包括泰國，越南，印尼，新加坡等市場。我們會積極跟隨市場的需求，把我們的產品進行市場化，受益更多人。2.5.2、國家需求根據衛生部公布的數據（下表所示），我國共有三級以上醫院1300多家，在三級醫院的標準內，他們都有開展介入手術的需要。2013年中國冠心病患者約為2500萬人，且每年新增超過100萬。我國僅冠狀動脈介入治療（PCI）手術從2002年約2.5萬例增長至2013年的48.8萬例，增長近20倍。為了能夠加快介入手術醫生的培養，部分有資金實力的醫院開始引進了“手術視頻示教應用系統”。對于醫院來說，這套設備需要的投入大約50萬到70萬之間，同時還需要配備專用的培訓會議室。利用模擬設備來訓練合格介入醫生，雖然也已經有引入國內的設備，但設備尤為昂貴，而且與國內的需求存在一定的差異，所以沒有能夠在國內推廣，現在這方面國內市場基本還處于空白。我們項目的手術模擬設備正是看中了國內市場在培養合格介入醫生的迫切需要，以及實際市場中存在的空缺，發現其中存在的市場機會。針對市場容量方面，基于我們前面針對介入手術需求的分析，國內在合格介入手術醫生的培訓方面就有超過50億人民幣以上的市場規模，而在數據服務方面，根據現有的介入手術量計算，每年產生出來的服務費用超過10億，并且還處于高速增長期。3、項目主要研究內容3.1、項目涉及的技術領域本項目涉及的技術領域是生命健康領域。3.2、擬解決的關鍵技術3.2.1、以人體醫學影像數據為基礎，建立虛擬手術病例及時的根據病人診斷過程中采集的醫學影像數據建立虛擬手術病例，是實現手術前模擬和計劃的關鍵，涉及到圖像處理，3D建模等技術。其中主要的研究內容包括：（1）圖像去噪（Denoising）由于醫學成像設備和環境的干擾，通常醫學圖像中存在著較多的噪聲，圖像的噪聲直接影響到后續圖像處理的質量。然而噪聲的某些特性和圖像中的邊界信息十分相似，所以如果在保留邊界的情況下，很好地去除噪聲是研究的重要內容。所涉及到的關鍵技術是我們提出的一種基于L0范數進行優化的保邊去噪方法，我們通過這種方法把圖像分割的精度提高到90%以上。（2）圖像分割（Segmentation）我們的項目中目前使用了改進的Levelset方法對圖像進行分割，因為醫學圖像獲取機理以及人體姿態，環境等復雜因素，導致在圖像上，某些區域不可分或者邊界模糊，很難分割。因此我們計劃研發出一套基于機器學習技術和大數據的圖像分割技術。在擁有大量人體醫學影像數據的基礎之上，我們設計一種基于神經網絡的深度學習（Deeplearning）方法，對圖像中的人體某一器官進行識別。由于機器識別率不能達到100%，我們會對機器標識的數據進行人工篩選，從而去除識別錯誤的結果。把正確的結果反饋給系統的深度學習網絡，強化系統的學習能力。通過不斷的迭代和進化過程，提升系統的認知能力，使機器分割的能力不斷增強，基本實現CT和核磁共振圖像的全自動的圖像分割。（3）多模態圖像數據融合（Fusion）因為CT，核磁共振和超聲的發射源和成像機理不同，不同醫學影像中人體組織的反射效果也不盡相同，在一種圖像中不可分的組織，在其他的圖像中卻可以清晰地區分。利用這一特點，通過對多模態數據的融合，提高醫學影像信息的完整性。我們計劃研發一種結合有限元技術的非剛體配準的方法對不同的圖像進行配準，再對配準以后的圖像數據進行融合。（4）人體組織器官與血管網的幾何建模對于人體的幾何建模，我們主要研究兩類方法：一種是根據圖像分割后所得到的體數據（Volumedata），通過提取體數據的表面信息，從而獲得人體的三維模型。這種方法生成的模型通常不夠光滑，為了獲得高質量的模型表面，需要進行表面去噪處理。另一種是對于結構性比較強的目標物體，例如人體血管網，通過事先提取的血管網中心線，以及相應的半徑信息，生成血管網的三維模型。這部分所涉及到的關鍵技術包括：A、能保留模型局部特征的加權濾鏡去噪技術；B、血管網中心線自動提取技術；C、基于平行傳輸局部坐標系（paralleltransportframe）的血管表面生成技術。3.2.2、手術過程的互動式模擬這部分的研究內容主要是根據物理定理和物理方程對不同類型的目標物體（如彈性桿，塊狀物體，流體等）進行離散化處理，建立物理模型，并為物理模型構建出適合計算機的數字求解方法。一般的物理定理及方程都及其復雜，在建模的過程中如何進行簡化，同時保證模型對真實物體的模擬精確度是個十分重要的研究內容。對于一些計算資源要求極高的算法，需要通過并進行計算的技術加以加速。這部分所涉及到的關鍵技術包括：A、基于基爾霍夫彈性桿理論的多網格的快速導管模擬技術；B、GPU加速的共轉線性有限元技術；C、基于Navier-stokes方程的血管造影術模擬技術。3.2.3、人機交互虛擬環境的建立人機交互接口的設計和實現也是虛擬現實技術的重要研究內容。對于我們的研究，一方面是以計算機圖形渲染技術，將由虛擬人和手術器械等組成的虛擬手術環境以X光透視視圖或者三維解剖結構視圖的形式顯示出來。另一方面是設計和實現能夠捕捉操作者操作軌跡的設備和能夠將在虛擬環境中應該受到的力反饋給操作者的觸覺再現設備。這部分所涉及到的關鍵技術包括：A、以病人CT數據實時生成X光透視影像的技術。B、使用一種精巧的設計，可以同時捕捉操作者在操作導管導線時的縱向和軸向兩種運動。3.3、擬采用的技術原理3.3.1、醫學圖像處理（MedicalImageProcessing）圖像處理是對醫學圖像數據進行進一步應用的基礎，是國際上一個非常熱門的研究領域。隨著醫學成像技術的發展與進步，圖像處理在醫學研究與臨床醫學中的應用也越來越廣泛。在對醫學圖像進行處理的應用中，主要是集中在圖像去噪(ImageDenoising)，圖像分割(ImageSegmentation)和圖像配準(ImageRegistration)等三個方面。（1）圖像去噪在采集醫學數字影像時，通常會受到成像設備和外部環境噪聲干擾，為了減少圖像噪聲對后續處理的影響，圖像去噪是一個重要的環節。（2）圖像配準在不同成像設備下，人體不同組織的反射特性是不同的；通過對獲取的兩幅或者多幅圖像進行匹配、疊加，從而獲取更加完整準確的人體組織器官信息。（3）圖像分割圖像分割就是把圖像分成若干個特定的、具有獨特性質的區域并提出感興趣目標的技術和過程。圖像分割的目的是簡化或者改變圖像的表示形式，使得圖像更容易理解和分析。對于圖像分割問題沒有統一的解決方法，這一技術通常要與相關領域的知識結合起來，這樣才能更有效的解決該領域中的圖像分割問題。通過對病人進行診斷過程中所獲得的醫學影像數據（例如CT，核磁共振等）進行處理，分割出精確的人體器官和組織，從而建立起數字虛擬人的數據庫。3.3.2、計算機幾何和物理建模（GeometricandPhysically-basedModeling）（1）計算機幾何建模它是一種通過計算機表示,控制,分析和輸出幾何實體的技術。以幾何信息和拓撲信息反映結構體的形狀、位置、表現形式等數據的方法進行建模就稱為幾何建模。幾何信息即指在歐氏空間中的形狀、位置和大小，最基本的幾何元素是點、直線、面。拓撲信息是指拓撲元素（頂點、邊棱線和表面）的數量及其相互間的連接關系。在我們的實際應用中，用于表征幾何模型表面的基本單元是三角形，用于表征幾何模型內部空間的基本單元是四面體。以幾何模型為基礎，憑借計算機圖形技術的渲染（Rendering），就可以將虛擬的物體顯示在三維空間中。（2）計算機物理建模物理建模是指通過數學方法（如偏微分方程）和物理方法（受力分析，能量守恒）對目標物體的機械力學（Mechanics）、流體力學（Hydromechanics）和熱力學（Thermodynamics）等特性加以描述，建立虛擬的物體。并通過計算機算法對模型加以實現，從而實現目標物體之間，以及目標物體與外界環境的交互。3.3.3、人機交互接口(VisualizationandHapticRendering)人機交互接口是虛擬現實技術重要的組成部分，模擬系統通過人機交互接口與使用者進行交互，并取視覺和觸覺反饋。（1）視覺反饋(Visualization)包括模擬醫學影像的生成和三維虛擬人的交互式導航。根據醫學成像設備的成像機理，使用計算機圖形學的手段模擬真實的成像過程，從而生成基于數字虛擬人數據的模擬醫學影像。三維虛擬人的交互式導航是一種全新的認知人體解剖結構的方法，使用者通過對計算機外圍控制設備的操作，對經過三維重建的虛擬人進行任意角度，深度和模式的觀察。（2）觸覺反饋（也叫觸覺再現HapticRenderting）是指在特殊設計的硬件為載體，將手術中醫生操作手術器械所感受到的反作用力反饋給操作者，并將操作者對手術器械的操作軌跡輸入給計算機。3.4、擬采用的技術方法3.4.1、主要技術、CT和核磁共振圖像分割技術圖像分割是將醫學影像應用于手術模擬的基礎。經驗豐富的醫生可以準確的在醫學圖像上手動的分割出人體不同的組織器官。然而CT，核磁共振的圖像數量巨大，每張圖像中不同的組織器官類型眾多，因此不可能完全通過手動的方法完成分割。而利用計算機自動進行圖像分割則可以大大提高了分割的效率和速度。然而，由于醫學成像設備和環境的干擾，通常醫學圖像中存在著較多的噪聲，這對分割的精度有很大的影響。因此，我們研發出對圖像中的非結構化信息進行平滑（Smoothing）處理并盡可能保留邊界信息的技術，去除了醫學圖像中的高頻噪聲，并銳化了圖像中主要的邊界。然后再使用LevelSet方法對圖像進行自動分割。下面左圖顯示了一副腦部核磁共振的原始圖像，右圖則是進行分割以后的結果。以經驗豐富的醫生手動的分割結果作為標準，把我們的方法自動分割的結果與之進行比較，精確度達到90%以上。、基于CT和核磁共振圖像的虛擬人三維重建技術將CT或核磁共振圖像數據集經過分割以后，建立起人體各種組織器官的體數據庫。我們使用了MarchingCube的方法提取人體器官，骨骼，血管以及神經的表面，并使用加權高斯濾鏡對提取的表面進行平滑處理，獲得高質量的人體各種器官組織的三維表面數據。、人體組織器官和手術器械的物理建模和形變和交互模擬通過多年的研究，我們掌握了使用基于物理（Physically-based）的建模方法對人體組織器官、手術器械（如導管，支架，球囊等）以及他們之間的相互作用進行建模。我們主要使用如下兩種方法：（1）對物體在形變過程中產生的彈性勢能和動能進行分析，將物體離散化，用數學公式描述物體的離散能量方程與形變的關系。通過對能量方程的求解，獲得物體的形變和運動軌跡。和受力分析。再求解出物體的受力情況以后，結合動力學方程，計算出物體的受力形變。（2）根據連續介質力學（ContinuumMechanics)對物體進行受力分析，對物體進行離散化，并使用有限元方法（Finiteelementmethod）建立離散單元受力和形變之間的關系，再配合動力學方程，求解物體在受到外力作用下的形變和運動軌跡。下圖是我們使用能量分析的方法模擬血管瘤栓塞術過程的截圖：在交互式模擬中，碰撞檢測技術是非常重要的技術，而且往往需要消耗大量的計算資源。我們根據導線和血管網的特征，提出并開發了一種對導線和血管壁進行碰撞檢測的快速算法。以血管網中心線建立索引，并以血管橫截面劃分空間，對碰撞點進行跟蹤，大大縮小了進行碰撞檢測是需要搜索的空間，從而提高檢測的效率。、X光成像模擬技術在血管內介入手術的過程中，醫生只能在X光影像（血管造影術，數字減影技術）的引導下進行手術操作。我們根據X光成像的原理，以采集到的人體CT影像數據為基礎，結合Opengl中的3D紋理技術和GPUshader技術模擬了X光影像和血管造影術。下圖是我們模擬血管造影過程的截圖：、硬件虛擬人、人機交互、及觸覺渲染（力反饋）技術我司自行設計了硬件虛擬人，用于獲得受訓者的操作軌跡，并反饋給受訓者手術操作中應該感受到的反作用力。我們通過一些精巧的設計，以較低的成本，制作出一種裝置；受訓者在手術中操作導管導線的過程中，能夠精確的捕捉前進，后退，轉動等微小的運動。再將運動信號進行編碼，并作為輸入傳遞給軟件系統。我們還設計了能夠產生運動阻力的機械裝置，將軟件系統計算出的力，通過這一裝置輸出給受訓者。3.4.2、性能指標、系統的精確性在血管內介入手術中，對導線導管的操作是手術的基礎與核心，我們采用的方法高度仿真導管導線的物理特性和行為，并有很好的穩定性。我們用實驗的方法，對模擬效果加以驗證。用仿真器具與真實的手術導管建立了一個真實的實驗環境——管狀血管（Curvedtube）和分支血管(Branchingtube)，并對應的建立了相同的虛擬環境。對真實和虛擬的導管進行相同的操作，并記錄結果。我們以均方根（rootmeansquare）誤差來度量兩條導線位置和形狀相似性的指標，結果如下表所示（表中數據以毫米為單位，一組數據中前面是均方根誤差，后面是最大誤差），可見我們總是可以把均方根誤差保持1.5mm以內。、系統的實時性為了保證虛擬手術系統的實時交互性，我們對各算法進行了優化，并對一些對計算要求高的算法，利用CUDA技術進行了GPU加速。我們使用IntelDualCore3.2G的CPU，NVIDIAGeForce8800的GPU和4G內存的平臺對我們的系統進行實時性的測試，能穩定的保持在20fps（Framepersecond）以上，滿足了虛擬手術系統對于實時互動性的要求。、系統的有效性我司對系統幫助受訓者獲得手術技巧的有效性進行了實證研究。邀請了16個醫學院學生和4名有血管內介入手術資格的醫生參與實驗。學生分成兩組，分別是GroupA和GroupB，醫生分入GroupC。我們設計了一個使用復雜形狀導管和導線配合，進入升主動脈（Ascendingaorta）的任務。首先，GroupA和GroupC在我們模擬的手術環境中，依次按手術要求完成10次任務，并記錄所用時長。從（a）圖顯示的學習曲線可以看出，在完成6，7次之后，學員的表現進入了一個平臺期，而有經驗的醫生則始終保持穩定的表現。然后，我設計一個相同的任務，但使用了仿真器具和真實導管導線。從（b)圖可以看出，在這個任務中，經過我們的虛擬手術環境訓練的學生比沒有經過訓練的學生有更好的表現。綜上所述，依據統計學和認知心理學，我們的實驗結果反映出我們的虛擬系統可以很好地幫助學員獲得手術技巧。3.5、擬采用的技術路線3.5.1、產品總體框架下圖是我們的虛擬手術系統的總體結構框架圖，系統由兩大部分組成，分別是中央處理系統和人機交互接口。中央處理系統由一臺PC主機，和若干個GPU組成。中央處理系統負責從用戶接口獲取手術操作者的操作軌跡，并結合數字虛擬人，求解系統模型，并將結果反饋到用戶接口。人機交互接口由兩臺顯示器，一組腳踏開關，一個C臂機控制臺，和一個我們自主研發的電子人體模型(硬件虛擬人)組成，兩臺顯示器中的一臺用于顯示數字虛擬病人實時的二維X光影像，另一臺用于顯示三維的數字虛擬人解剖結構。電子人體模型通過內置的傳感器和聯動機械裝置捕捉手術過程中手術器械的運動軌跡，并傳遞給中央處理系統；另外它還負責根據中央處理系統反饋的數字力信號模擬真實手術中的受力情況。腳踏開關用于真實模擬手術過程中數字減影技術（DSA）的使用。C臂機控制器用于控制虛擬的C臂機。3.5.2、手術模擬系統的技術原理首先我們采集到病人的CT或者核磁共振圖像，對獲得的該組圖像進行分割，得到相應區域的血管網體數據。對血管網提取中心線，依據中心線重建血管網的三維模型。以血管網的中心線建立血液流動模型，并且對血管造影術進行模擬。通過血管網的三維幾何模型和導管的幾何模型建立碰撞檢測算法。分別使用基于基爾霍夫彈性桿理論的多網格快速導線模擬方法導管導線進行物理建模。通過彈性接觸處理算法，在檢測到碰撞的區域處理導管導線與血管網的互動。將模擬的結果通過X光透視模擬技術和3D渲染技術顯示出來。3.6、項目的主要技術創新點3.6.1、圖像保邊去噪技術及在圖像分割中的應用水平集（Levelset）方法是被廣泛應用到圖像分割中的一種方法，它是一種用于邊界和形狀跟蹤的數值技術。水平集方法的優點是可以在笛卡爾網格（Cartesiangrid）上對演化中的曲線進行數值計算而不必對曲線參數化。它的另一個優點是可以方便的追蹤目標的拓撲結構改變。但是，醫學圖像中的噪聲，往往導致經過LevelSet分割的圖像不夠精確。為了解決這個問題，我們在進行分割之前先對圖像進行降噪和平滑的處理。我們首先定義圖像的能量函數，通過使用一種基于圖像梯度最小化原則的方法，來消除噪聲，通過降低在歐幾里得范數測度下的梯度，起到了平滑圖像的非結構區域，并銳化圖像中邊界信息的效果。從而在簡單的人機互動下，使用Levelset方法就實現精確的圖像分割。下圖顯示了原始圖像和對原始圖像進行去噪平滑處理以后的結果。可以看到處理后的圖像很好的保留的原圖的結構信息，從而可以得到更好的分割結果。3.6.2、基于血管中心線提取的血管網三維重建技術我司基于Dijkstra最短路徑算法，提出了一種自動提取血管中心線的方法。根據CT或者核磁共振圖像組成的體數據，建立不同權值有向邊的多個有向圖，通過在這些有向圖上搜索最短路徑，從而提取出血管網中心線。考慮到血管中有兩種主要形態：管狀通路和分支結構，我們基于血管中心線對血管不同特征部位分別進行幾何建模，并將分段的模型粘合起來，最終建立了完整的血管網三維模型。3.6.3、基于多網格技術的快速導管導線模擬方法在血管介入手術中，對于導管和導線的操作是整個手術的基礎和核心內容。傳統的模擬方法大多使用動力學(Dynamic)的方法模擬導管和導線在受力條件下的運動，由于血管空間狹窄，導線和導管伸入血管的長度又很長。導線和導管的運動受到血管壁的限制，在做時間積分時，如果對導線的采樣密度不夠大并且時間片（timestep）不夠小時，往往會出現不穩定的情況，這又會進一步加劇碰撞檢測的計算量。因此，我們提出了一種半靜態（Semi-dynamic）的模擬方法。使用的線圈進行物理建模，基爾霍夫彈性桿可以通過彎曲彈性勢能（Bendingelasticenergy），扭轉彈性勢能（Twistingelasticenergy），和延展彈性勢能（Stretchelasticenergy）來描述。我們對導管進行離散化，并建立彎曲和扭轉能量項。考慮到導線的幾乎不可拉伸，我們加入了不可延展性的限制（InextensibleConstraint）。再根據物體平衡狀態下勢能最小原理，使用優化算法，最小化能量函數。從而對模型求解，實現虛擬導管導線物理特性和行為的模擬。為了加速求解過程，我們提出了基于多網格技術的快速迭代算法，使優化過程能夠更快的收斂，減少求解所需要的迭代次數，加速求解過程，并且增加了算法的魯棒性和穩定性。下圖顯示了我們在采用多網格技術時，在不同的的網格深度下，算法收斂的效果。3.6.4、基于GPU加速的快速非線性有限元技術有限元方法是一種精確的求解物體形變的方法。由于建模難度大，求解復雜，對系統的計算性能要求高，使其在對實時性要求很高的模擬系統中的應用受到一定的限制。我們提出了一種嵌入GPU加速技術的共轉線性有限元（CorotationallinearFEM）方法，通過分解有限元單元（Element）剛度矩陣（StiffnessMatrix）的旋轉部分（Rotation）和形變部分（Stretch）。用對剛度矩陣的一系列線性運算代替了非線性剛度矩陣，再嵌入GPU的強大并行計算能力，使得我們采用有限元方法時，既保證了精確度，又滿足了實時性要求。下圖顯示了在特定剛度矩陣的規模下，我們的算法的時間表現（Timeperformance）。3.7、項目涉及的相關知識產權項目中涉及到的關鍵技術，均為深圳市xx科技有限公司自主研發，具有獨立的自主知識產權。目前已獲得《邁達思敏虛擬血管造影術軟件V1.0》和《邁達思敏血管介入手術中導管導線軟件V1.0》兩款計算機軟件著作權。4、項目預期目標及市場前景4.1、項目在技術進步方面可實現的預期成果本項目將復雜微創手術的計算機模擬技術應用于實際，研制出我國首個基于虛擬現實技術的血管介入手術模擬系統，在國內屬于開拓性、先進性的項目，解決了多項虛擬現實技術在血管內手術模擬中的應用問題。其中包括：透視影像的模擬技術的成熟與應用數字減影及血管造影的模擬技術的成熟與應用完成彈性物體實時模擬引擎的開發醫學圖像三維分割與幾何建模建立一個以血管內介入手術計算機模擬系統為核心的綜合性教學與實踐平臺。通過手術模擬系統搭建一個血管內介入手術的虛擬環境。該環境包括虛擬的可控X光透視影像和數字減影輸出，由數字虛擬人和硬件虛擬人構成的手術對象，在真實手術中使用的各種手術器械。完成腦血管，心血管，腎血管和肝血管等多個手術模塊。模擬系統可以完成包括血管支架植入術，血管瘤線圈栓塞術，動脈化療栓塞術在內的多種手術。4.2、項目形成的產業前景分析根據我們對市場的調查發現，國內市場上用于血管內介入手術教學與實踐的手段主要分三大類：以仿真器具和動物活體為對象的傳統訓練方式，介入手術視頻示教應用系統。其中，國外的虛擬手術產品作為一種先進的訓練手段在國內市場也沒有推廣開來，其主要原因是高昂的價格和使用成本。缺乏立足本地的售后技術團隊，也讓使用者望而卻步。而我們的產品以不到其1/3的售價，以及本地化的團隊，將會極大刺激市場的需求。對于仿真器具和動物活體的訓練市場，由于其先天不足，我們的產品將成為其天然的替代品。對于手術視頻會議教學系統，產品可以協同工作，相互配合。不僅不會導致醫院的現有投資流失，而且可以實現教訓結合，獲得更優秀的實踐效果。現階段，我司將致力于填補國內市場的空白，以各大醫學院，三級醫院，專業的培訓結構為主要市場目標。而作為培訓器材，不涉及醫療器材的準入制度，也為我們在國際市場的拓展提供足夠的便利和市場的空間。4.3、技術人才培養目前，我公司已經建立起一個技術過硬、經驗豐富的核心技術團隊，公司現有員工10人，其中：具有大學專科以上學歷的科技人員10人，占企業職工總數的100%，研發人員8人，占企業職工總數的80%。另外，還加強研發機制創新，與廣東省多所院校展開科研合作，在提高自主創新能力的同時，也為企業儲備了多學科技術人才，本項目建成后，新培養技術人員5名以上，將公司的研發人員隊伍擴大到13人，也會增加就業機會，帶動相關產業鏈發展的需要。4.4、對解決產業發展問題的預期貢獻4.4.1、技術指標該項目在未來的兩年內，我們將完善相關產品系統，逐步實現如下功能：a.完成三個模塊:包括心血管手術模型，腦血管手術模型，肝血管手術模型。b.產品內置超過500個真實病例數據，可以完成真實病例的實時仿真c.對真實病例數據采集和虛擬化的時間控制在4小時以內；d.數據虛擬化的計算機自動完成率達到75%以上；e.我們將申請發明專利2項以上，軟件著作權3項以上。4.4.2、經濟效益指標該項目在財務預測中，產品成本估算為50萬元/套，銷售毛利率保持在70%左右，在未來三年內可實現銷售收入總額2500萬元，可完成納稅總額335萬元，可實現凈利潤650萬元。未來三年產品成本、銷售收入及利潤估算如下：序號產品名稱單價（萬元）2016年2017年2018年數量（套）銷售額（萬元）數量（套）銷售額（萬元）數量（套）銷售額（萬元）1介入手術培訓操作平臺50525015750301500表4.1未來三年銷售估算項目2016年2017年2018年銷售收入總額(萬元)2507501500減：銷售成本（萬元）60165300銷售利潤（萬元）1905851200毛利率76%78%80%費用總額（萬元）80220650利潤總額（萬元）110365550企業所得稅19.566.477.5凈利潤（萬元）77.7265.55310年上繳增值稅32.399.45204表4.2未來三年利潤估算4.4.3、社會效益指標按照公司的規劃發展，公司項目在第二年開始達到收支平衡，并在第三年開始盈利。在此過程中，我們可以在第一年吸收10個畢業生，在第二年可以增加解決15個人的就業，在第三年公司就業人數大約為50人左右。項目產品進入市場后，可以有效地替代現有活體試驗的培訓模式，達到重復無限次使用的效果，節約現有的動物活體和一次性試驗器材，從而節約社會資源，有效減少能耗以及相關產生的污染，從而達到保護環境的目的。5、項目實施方案5.1、實現預期目標所需的組織管理方式良好的組織和管理是保證一個項目研發和實施成功的重要保證。根據團隊核心成員多年的項目實踐經驗。我司將研發團隊分為四個組：算法組、軟件組，硬件組和測試組。（1）算法組：主要負責項目中涉及到的各種算法的研究和開發。在算法的研發方面，我們后續的工作是以工業軟件的保準優化現有的算法，增強算法軟件實現的魯棒性和可移植性。并積極與高校展開學術合作，共同完成處于研發階段的算法。（2）硬件組：主要負責系統硬件部分的研發，設計和集成。我們通過對之前的硬件設計方案進行改進，設計了一種傳感器組件，在系統使用真實手術用導管和導線時，能夠準確捕捉導管導線前進，后退以及旋轉的信息。另外我們設計了一個機電控制系統，該裝置由一個控制電路和若干部步進馬達組成。模擬系統的中央處理單元將模擬的手術器械（如導管和導線）和虛擬人交互所產生的反饋力以數字形式輸出給控制電路，控制電路操作馬達產生相應的反饋力。我們使用氣壓傳感器，操作控制臺，腳踏板等設備模擬手術中醫生操作的相應設備。我司下一步的計劃是：A、將我們各組件的設計方案交由首版工廠實現，并對組件進行可靠性測試，從而驗證我們設計方案的可行性和實用性。B、對整個硬件產品進行外觀和內部結構設計，將個組件集成并實現標準化裝配。（3）軟件組：主要負責模擬系統的人機交互界面、數據庫系統等的開發。目前我們建立了一個基于MFC的軟件框架，并已集成了大部分的算法。我們后續的工作將整理客戶需求，進一步完善軟件系統。（4）測試組：主要負責整個項目的測試計劃，產生系統測試報告，以及問題修改記錄，同時在階段結束后，還將對項目的問題進行統計，根據時間段情況分析項目的問題程度，并將問題單提交對應小組，由對應小組完成問題的修改，針對需求誤差，將反饋給小組負責人，并及時修改硬件、軟件設計階段產生的問題，以及可能將產品提交給用戶體驗。5.2、項目技術實施步驟本項目包括硬件和軟件兩大部分，軟件由我司研發部門團隊自行設計、開發。硬件則采用由我司設計，委托第三方生產的模式。我司通過制定和實施周密的測試方案來把控軟件和硬件的質量和可靠性。（1）在軟件部分，我司在軟件研發的整個過程嚴格按照“單元測試->集成測試->確認測試->系統測試->發布測試”的流程來執行；并對各軟件模塊進行黑盒與白盒的交叉測試，保證軟件的正確性，完整性和安全性。（2）在硬件部分，為了便于產品的測試，運輸，維護和質量把控，我司對產品進行模塊化設計。對于由傳感器和機械裝置等構成的各成品模塊，我們設計和制作測試裝置對模塊進行疲勞測試和耐久測試；對模塊進行反復高強度的使用，直到模塊損壞。再根據測試結果對模塊設計和生產工藝進行改進和優化，從而保證硬件模塊的壽命。對于系統的測試則包括內測和外測兩個部分。內測是由我司的測試部門和研發部門協同制定測試方案，再交由測試部門加以實施，將出現的問題反饋給研發部門，進行修正和改進。外測則是將我們的訓練產品交由合作醫院試用，通過系統自動記錄試用的結果，以此為基礎對產品進行修改和完善。5.3、科技資源綜合利用科技資源綜合利用，是指在科學技術支撐的前提下，將資源高效利用、充分利用、最大化利用的具體資源利用活動。堅持抓好資源節約與綜合利用工作，不僅要靠培養公司全員節能意識、環保意識，更要把這項工作納入日常的工作制度之中，才能長期堅持，循序發展。本項目以申請人在香港學習工作期間的研究為基礎，通過自籌資金開始運作，在適當的時間，公司將通過技術股權交易的模式，籌集到項目后階段所必須的資金投入；并且公司立足于深圳，可利用深圳現有的成熟科技配套資源，以及深圳對全國大學畢業生的吸引力，快速培養自己的研發團隊；同時利用深圳背靠香港，面向全球窗口的優勢，充分發掘全球在該領域擁有最新最全的產業信息和行業趨勢，為公司項目的發展把握方向。5.4、成果產業化策略項目以模塊化的方式進入市場，可以快速規模化的生產，從而有效降低各種生產成本。因為科技成果產業化的復雜性決定了企業不可能完全孤立的進行產業化，所以在進入市場的過程中，通過和相關協會的密切配合，盡早開始產品標準的研究與建立，從而站在行業的最前端。產品的模塊化，也就可以實現產品的系列化，逐步取代現有的活體試驗和簡單模型的訓練方式，促進整個介入手術訓練行業向現代化，軟件化，虛擬化的方向發展，實現整個行業的整體升級以及替換；同時可以形成一個以現代軟件業，電子傳感，計算機應用為主體的新產業。同時可以與客戶一起實現低成本高品質的市場策略，創造良好的經濟和社會效益。5.5、研發資金的籌集與投入由于本項目前期投入大，并且隨著公司業務規模的擴大，對流動資金的需求也在逐步加大，公司增加的資金需求僅僅靠自身積累很難得到滿足。而資金不足可能導致項目實施周期延長或停滯不前，造成資金與人員的嚴重浪費，影響到業務的推進和未來項目的進展。因此，希望申請政府基金的無償資助，作為對企業研發資金投入的補充，有效緩解企業自有資金不足的壓力，促進企業的技術創新。同時，我們也將加強企業內部管理，節儉開支，提高資金的有效性，使企業成為技術創新的主體；積極爭取國家在政策、稅收減免等方面的支持，未來繼續拓展融資渠道，期望資金來源更多樣化，而且更有保障。根據項目建設要求，估算該項目總投資