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大健康 作者:秘丛丛 编辑:刘聪 2021-03-23 14:45
[亿欧导读]

据保守估算,我国至少有4000万颅内动脉瘤患者,而成熟术者明显不足,面对严峻的现状,人工智能的发展有望解决这一矛盾。

卒中

题图来自“收费图库”

脑卒中,即俗称的中风,已经成为国人健康的头号杀手。

而颅内动脉瘤作为出血性脑卒中的重要隐患之一,近年来的发病率高企:中国地区达到7%,欧美地区的这个数值为2-5%,美国的现任总统拜登就是颅内动脉瘤患者。此外,该病的死残率很高,一旦破裂,死亡率达到1/3。

据保守估算,我国至少有4000万颅内动脉瘤患者,而成熟术者明显不足,面对严峻的现状,人工智能的发展有望解决这一矛盾。2月28日,由北京市健康委员会发起的北京市卫生健康科技成果和适宜技术推广项目——《颅内动脉瘤智能诊疗系统在颅内动脉瘤诊疗流程中的规范化应用》的课题项目启动会在京召开。该课题是卫健委首批通过的人工智能相关课题,由全国脑卒中领域顶尖的两大中心首都医科大学宣武医院、首都医科大学附属北京天坛医院牵头主持。

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与以往人工智能相关课题不同,该课题并不将人工智能技术应用局限于疾病诊疗的某一个环节,而是覆盖了颅内动脉瘤从筛查到治疗到术后随访的全诊疗流程环节。作为该课题唯一的技术支持方,强联智创®的智能诊疗平台覆盖了脑卒中诊疗全流程,囊括了包括颅内动脉瘤在内的出血性脑卒中和急性脑梗等缺血性脑卒中类别。

据首都医科大学宣武医院张鸿祺教授表示,以其所在的医院为例,动脉瘤破裂的病例数量稳定在200例/年,而未破裂的病例数量增速极快,每年都会有数千名患者从全国各地赴京求医。

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图1 首都医科大学宣武医院张鸿祺教授为大会致辞

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图2 首都医科大学附属北京天坛医院杨新健教授为大会致辞

动脉瘤智能化全诊疗系统:未来医生的随身“工具包”

据了解,此次课题建立在十三五课题《颅内动脉瘤破裂出血早期规范治疗和未破裂动脉瘤出血风险的研究》的工作基础上,首都医科大学宣武医院、首都医科大学附属北京天坛医院、复旦大学附属华山医院与强联智创®合作开发了一站式颅内动脉瘤智能诊疗系统UKnow®。

“前期已完成体外试验和单中心临床验证,取得诸多发明专利和软件著作权,以及产品注册证。这次的课题是前者的成果转化和验证,将首先覆盖北京市至少八个区县的10家医院。”本课题的负责人、宣武医院的何川教授告诉亿欧大健康,在大约一年半的时间内,纳入不少于300例颅内动脉瘤患者进行智能诊疗临床应用,并最迟于2022年制定一部颅内动脉瘤智能诊疗规范。

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图3 首都医科大学宣武医院何川教授在会上发言

在张鸿祺看来,目前动脉瘤治疗的困局主要包括动脉瘤的精确评估(破不破裂、治与不治的矛盾)、手术方式的取舍、及时性(有效地诊断或判断动脉瘤的增长、复发等)。而强联智创®的智能诊疗平台主要从筛查、诊断、治疗决策、手术规划和智能随访等方面出发,智能化辅助贯穿了诊疗的全过程。

首先是筛查环节,DSA筛查是诊断动脉瘤的金标准,通过AI辅助可以在造影的同时发现动脉瘤,避免漏诊,也能辅助快速三维重建和动脉瘤瘤颈三维分割。其2D/3D DSA的检出率超过98%。“这很像CT的出现,直接拉平了医生的筛查水平。没有CT,年轻医生的诊断水平大概60分,老医生85分;借助CT后年轻医生能到80分,而老医生90分以上。”北京天坛医院的杨新健教授表示。

而诊断和治疗决策环节主要用于评估动脉瘤的稳定性,其中动脉瘤的形态学是破裂风险预测关键因素之一。但以往根据人工经验而进行的测量存在不确定性的问题,而强联智创®的智能测量软件无需人工选取工作角度,很大程度上消除人为选择带来的差异。

“人工误差最大能达到20%,而AI的误差能控制到3%以内。”强联智创®联合创始人兼CTO杨光明博士介绍。随后通过AI模型,并将血管、血流动力学和高分辨核磁智能结合,多维度评估破裂风险,系统直接输出破裂风险评分结果。

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图4 强联智创®联合创始人兼CTO杨光明博士在会上发言

“动脉瘤可以实现带病生存,很多风险较小的未破裂的(动脉瘤)不需要治疗。”杨新健表示。发现动脉瘤并不意味着脑卒中的“最后通牒”,但如果破裂风险较大,就需要争分夺秒地进行手术。

实际上,神经介入手术复杂,操作难度极高,被称为“介入手术皇冠上的明珠”。而其中最大的手术难点就是微导管三维塑形,业内普遍认为如果能做好微导管塑形,就降低了手术50%的难度。

以往医生需要通过复杂的脑血管三维图,再根据病变处构想出适合的微导管三维形状,最后进行微导管塑形操作。而这种操作随着不同的动脉瘤形态而变化,因此经验很难标准化和量化。据何川教授介绍,即便成熟的手术操作者,也有塑形数小时的经历,而年轻医生学习周期长是必然的。

针对这一难点,强联智创®联合复旦大学附属华山医院的顾宇翔教授,共同开发了多种复杂算法,最终实现微导管路径的仿真模拟。据了解,体外试验显示,其80%的微导管输送实现了一次性快速准确到位。以往医生需要两个多小时才能完成的手术,在AI的辅助下半个小时就可以完成,大幅缩短了手术时间,同时也降低了年轻医生的操作门槛。

而另外一项介入手术的核心技术也能用AI辅助的方式解决。杨健新教授举例说:“手术中放置的支架,需要合适的大小和长度才能盖住病变部位,并且需要预测好它对血流的影响。在计算机模拟辅助下,支架的长度误差能从原来最大的10mm减少至2mm之内。”

值得注意的是,作为“脑内不定时炸弹”,不论是手术治疗还是保守观察,对于动脉瘤的随访监测都是必不可少的。公开资料显示,强联智创®通过融合随访前后的影像判断动脉瘤的生长变化。通过配准,智能化程序自动给出两次检查动脉瘤有无形态学变化,及增长参数、增长区域等,为是否需进一步治疗提供依据。

“不久的未来,这套系统将成为医生的随身工具包。”杨新健表示,该系统的诊断评估实力接近天坛医院副主任医师,手术辅助能力接近于主治医生。

杨光明认为,四五年内,AI能让医生从重复性的任务中解脱出来,去研究更多的治疗难点。“我们提供的是分析报告而不是诊断报告,其中分析报告主要是用在治疗决策和随访环节。”

赋能基层:“耗材+设备+AI算法”平台或成趋势

实际上,除了以动脉瘤为代表的出血性脑卒中,强联智创®在缺血性脑卒中领域特别是急性脑梗中,也建立起了较完善的一站式智能诊疗系统UGuard®,涵盖智能筛查、精准测量、辅助诊断、治疗决策、手术规划、智能随访等。

和颅内动脉瘤这类择期手术以长期观察为主不同,急性缺血性脑卒中起病急,发病快,且有着高发病率、高死亡率和高致残率。数据显示,每延迟3秒就有10万个脑细胞永久死亡,这意味着对于该类患者而言,及时的抢救分秒必争。

强联智创®的脑卒中人工智能诊疗平台首先在CT扫描阶段提升效率,其智能ASPECT评分能在3秒内急速评估超早期脑梗死,而以往很有经验的神经科医生也需要数分钟进行判断。此外,其智能溶栓取栓治疗规划能够自动规划治疗方案、推荐治疗方式及耗材型号等。

“(因为脑卒中疾病的复杂性)基层的漏诊误诊现象很常见,人工智能最有可能拉平基层医生的诊疗水平。”张鸿祺表示。近年来基层医院大量购置DSA设备,但由于手术难度,基层医生难以操作手术,智能诊疗软件自动辅助可降低操作门槛,有望改变基层医院“只诊断、不治疗”的现状。

目前强联智创®正在拓展其智能诊疗平台的其他脑卒中病种,如烟雾病、动静脉畸形、颅内动脉狭窄、颈内动脉狭窄等。杨光明告诉亿欧大健康,其颅内动脉瘤智能诊疗系统是其产品系列中推广最早的一个。今年,强联智创®将推动多个两类证和三类证的审批。

在商业模式上,除了以辅助诊断和辅助治疗的软件和图像工作站形式进行布局和销售,强联智创®的人工智能诊疗平台已跑通了按服务次数收取诊疗服务费的模式。此外,它还提供针对产业链上下游的设备和耗材厂家的一系列智能服务。

“未来将形成“耗材+设备+AI算法”三者结合的大平台。”杨光明解释,以微导管塑形为例,它不是单纯的算法而要结合耗材的性能,根据不同耗材厂商提供的数据参数应用算法。另外,如果产品布局到医院还需打通数据接口。“我们和GE合作,就是在打通数据,我们的智能化方案赋能GE的设备,其设备提供给我们数据接口的能力。”

去年6月,强联智创®与GE医疗合作。其全诊疗智能处理AI系统将与GE医疗的高清成像设备对接,整合GE医疗的各类影像设备、IGS血管造影机系统,形成覆盖全诊疗流程的脑卒中整体解决方案。其中,双方合作开发的搭载AI的DSA产品率先落户大型三甲医院和基层二级医院。

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