AI踏入医疗“冷门” —— 心血管领域

2019-03-23 14:05:06 Alicia

来源: MedTrend医趋势



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2012年英国科幻电影《普罗米修斯》


电影《普罗米修斯》中有一个桥段,女主通过全自动手术机器人取出寄生在体内的外星生物。电影展现的医疗AI,给我们带来了强烈的视觉震撼与对未来无限的遐想!或许某一天电影中的情节能够实现...


在科幻电影的魅影下,AI在医疗领域的潜力露出了冰山一角。在AI的洪流的冲击中,“AI+医疗”(医疗AI)随之发展而来。


但是AI在医疗部分领域的偏向性严重,是目前面临的重大问题!国内140余家从事医疗AI的企业中,有近120家在做医学影像业务,其中约百家企业致力于肺结节影像产品。本应百花争鸣,无奈却几支独秀。


心血管领域急需AI加入


据世界卫生组织(WHO)统计,缺血性心脏病和脑卒中分别是全球排名第一和第二的主要死因,心血管疾病目前已成为全球面临的重大的公共卫生问题。


遏制这一趋势,最好的方法是推广心血管早筛,早日发现心血管存在的潜在问题,加速新药研发与精准诊断对于已经确诊的患者,应及时检查以了解病情变化。


然而,以心脏造影为例,每年CTA的检查量在600万以上,而冠心病诊断流程复杂,难度也较大,面对设备及人力资源缺乏的问题,无法满足大量的患者需求,准确度也相对不高。AI的出现为这些心血管领域的痛点带来了有效解决办法。

CTA检查就是CT造影检查,有支气管动脉、脑血管、冠脉、肺动脉等CTA检查


但是相比而言心血管疾病的诊断流程更为复杂,技术门槛太高。例如:冠脉CT图像需要经过复杂的三维重建,进而诊断出血管的起源、走形、血管壁的斑块、管腔狭窄等,这是一个高难度和极具挑战的场景。此外,是否有支撑起这个领域的高标准、高质量的标注数据库,这是需要考量的要素。令国内很多AI公司在心血管领域望而却步。


但面对如此大的市场诱惑,并非没有企业敢于踏入技术“冷门”。

跳出红海,踏入“冷门”


仍然有一些企业选择跳出AI争夺的红海领域,投资心血管领域去寻求更多的市场空间。


① 数坤科技:心血管影像AI辅助诊断系统



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数坤科技公司成立于2017年6月,其核心技术包括AI三维重建、血流动力学分析、手术规划和导航、智能疾病管理等。


数坤科技公司在2018年推出了全球首个心血管影像AI辅助诊断系统CoronaryDocCoronaryDoc 系统在心血管治疗中可以自动抓取 CT 图像,并进行三维重建、判读,输出标准化报告。而后医生只要对 AI 给出的结果进行确认,或根据自己判断加以修改即可,不需要再分步骤确认。


整个过程很简单,可以完美地整合到医生的工作流程中,提升医生的工作效率和质量。


目前,这个系统已经进入国内上百家医院,进入临床诊断全流程,将影像智能后处理、AI疾病诊断与AI报告与打印全流程打通随后公司宣布其头颈 CT 智能辅助诊断系统即将上线,可对头颈血管内存在的粥样硬化性狭窄、动脉瘤、常见血管变异等进行自动识别和病变程度评估,为影像科医生提供头颈疾病的智能辅助诊断及全流程智能辅助。


② 凯沃尔:国内首项获得FDA批准的人工智能心电产品


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凯沃尔电子有限公司成立于2002年9月,是国内首家将人工智能技术应用于心电自动分析诊断领域的医疗器械企业。


2018年11月19日,凯沃尔自主研发的心电图人工智能自动分析诊断系统“AI-ECG Platform”获得美国食品药品监督管理局的注册批准,成为国内首项获得美国 FDA 批准的人工智能心电产品。


AI-ECG Platform诊断项目覆盖心电图诊断、心律失常(特别是早搏、心动过速、逸搏、传导阻滞和房颤房扑等方面),较传统心电图分析诊断方法,准确性达到 95.0%以上


此外该系统在临床常规静态心电图的分析诊断、动态心电图的实时监护及预警,以及床旁监护或家庭监测等多个方面都有应用。 

AI在心血管领域的作用


这些成就推动着国内医疗AI公司(腾讯觅影,图玛深微,汇医慧影,乐谱医疗)加大对心血管领域的投入。而AI在心血管领域的应用却不仅仅如此!

① 加速心血管新药研发/开发


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AI可应用于心血管药物研发的的不同环节,包括新药开发、筛选生物标志物等。


  • 新药开发:拜尔制药公司将AI应用于心血管病新药研发过程。通过开发虚拟筛选技术,以取代或增强传统的高通量筛选(HTS)过程,在同一时间进行数以百万计的试验,找出最有潜力达到目标的化合物,提高心血管药物发现的“命中”几率。

  • 筛选生物标志物:谷歌Verily从2016年就开始构建自己的数据集,追踪来自不同背景的100万参与者的健康数据其中包括近半的心血管领域疾病患者,通过这些数据的结合,Verily期望能够找到关于心血管疾病更多的基因数据与生物标志物,并且这个数据集还在不断的扩充。

② 帮助心血管临床辅助诊断


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AI技术还可以用于心血管辅助临床决策。通过让计算机“学习”专家医生的医疗知识,模拟医生的思维和诊断推理,从而给出可靠诊断和治疗方案。


其中较典型的辅助治疗案例是“iHeart”项目 —— 心血管信息化研究平台建设及临床决策辅助诊疗系统优化项目。


iHeart项目是由中国心血管健康联盟,神州医疗创建的。该项目通过建设覆盖全国范围的心血管临床科研协作网络,利用大规模人群数据进行大数据分析,从而建设完善的心血管领域临床决策支持系统,帮助辅助诊断。


③ 应用于心血管影像智能分析



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Arterys作为将AI应用于心血管影像的佼佼者。在2017 年初,其旗下的产品 Arterys Cardio DL 获得 FDA 批准,用于分析心脏 MRI 图像。这也是 FDA 批准的第一个用于临床的基于云计算和深度学习的分析软件。它可以帮助医生进行全自动而且可编辑的心室分割,提供心室功能的准确计算,更精准、更快捷的做影像智能分析。


另外 HeartFlow 公司的产品心血管血液动力仿真辅助诊断软件 2014 年就获得了 FDA 批准用于医学影像。这项技术通过 CT 扫描采集的三维的主动脉和心脏模型计算出血流储备分数(FFR),能够让医生更准确的评估心脏堵塞症状与血流情况,进而做出更快、更精准的诊断,可以减少不必要的有创检查,降低医疗成本和患者负担。


④ 推动心血管精准治疗



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AI应用于心血管领域,可以极大程度的使心血管疾病在发病前期就能被诊断,找到发病的关键分子靶点。通过使用药物来攻击疾病靶点,更加精准、疗效更高、副作用更小。这些早期的融合开创了精准预防,精准治疗的新时代。


然而心血管疾病并不是单一因素导致的,它是遗传与环境共同作用的结果,相当的复杂。目前虽然知道心血管疾病的遗传度在40%以上,但是人们对遗传因素还是知之甚少。


而科学家们可以利用AI数据分析,进行基因测序,找到心血管遗传病的突变基因,从而迅速确定对症药物快速而精准,省去患者尝试各种治疗方法的时间。


另外还可以通过利用AI与庞大的数据库结合,建立医生的临床辅助决策系统,帮助医生进行诊断。降低医生因主客观因素所带来的误差,提高医疗水准和效率。


目前300多种单基因心血管疾病已经解决200多种AI在其中给了很大的助力!


不止如此,AI在心血管领域康复医学、生物医学研究等领域都有广阔的前景




当我们谈起未来医疗,它该是什么样的呢?大概我们都会想起科幻电影当中的一些场景:高科技感、高度舒适以及高度精准,而这些的背后都需要AI的支持。


AI无论在心血管领域还是整个医疗领域给我们带来了无限的遐想!无论是智能机器人、微创医疗还是3D影像下的精准医疗,这些电影中展现的情节或许某一天人们能够做到。


而为了迎接这一天的到来,AI还有很长的路要走!



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