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| 本文作者： 張馳 | 2017-01-20 10:25 |
當(dāng)多數(shù)醫(yī)療領(lǐng)域的人工智能應(yīng)用還在實(shí)驗(yàn)階段時(shí)，美國的Arterys公司已經(jīng)獲得FDA批準(zhǔn)，在云端使用AI輔助心臟成像。
Arterys開發(fā)了一款Cardio DL應(yīng)用，它使用深度學(xué)習(xí)來自動(dòng)完成放射科醫(yī)生曾經(jīng)要手動(dòng)執(zhí)行的任務(wù)，基于常規(guī)心臟MRI圖像進(jìn)行自動(dòng)化的心室分割，精確性可與經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生相比。這也是第一個(gè)被FDA批準(zhǔn)的，在臨床中使用云計(jì)算和深度學(xué)習(xí)的應(yīng)用。
通過MRI獲取心臟圖像，是一個(gè)復(fù)雜且耗時(shí)的過程。傳統(tǒng)上，放射科醫(yī)生會(huì)使用軟件來分割和繪制心室周圍的輪廓，以確定心臟的運(yùn)行狀況。而新的AI輔助軟件可以用深度生習(xí)生成心室內(nèi)外的輪廓，加速處理過程并提高準(zhǔn)確性。
據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，Arterys在開發(fā)過程中，挖掘了3000多個(gè)心臟病例數(shù)據(jù)。據(jù)稱，Cardio DL會(huì)生成可編輯的自動(dòng)輪廓，能在幾秒鐘內(nèi)準(zhǔn)確提供心臟測(cè)量，相比之下，手動(dòng)處理可能要一個(gè)小時(shí)。Arterys還有一個(gè)獨(dú)特的臨床標(biāo)注平臺(tái)，每次用戶查看平臺(tái)上的研究時(shí)，它就會(huì)收集真實(shí)數(shù)據(jù)。將來，這些收集上來的數(shù)據(jù)，還可以用來優(yōu)化深度學(xué)習(xí)模型。
該程序在去年12月已經(jīng)在歐洲獲得CE認(rèn)證，可以在標(biāo)準(zhǔn)的Web瀏覽器中運(yùn)行。患者的數(shù)據(jù)會(huì)被發(fā)送到云端進(jìn)行計(jì)算分析，只有醫(yī)院和醫(yī)生知道患者的身份。
Arterys公司在2016年3月獲得了1200萬美元的A輪融資，投資人包括GE Ventures，Stanford-StartX基金和Norwich Ventures和Emergent Medical Partners等。此前的投資人AME Cloud Ventures和Morado Ventures也參與其中。
而提到GE Ventures，就不得不說其實(shí)Arterys的成就，與另一家醫(yī)療設(shè)備公司GE Healthcare有關(guān)。
當(dāng)在數(shù)年前想把MRI圖像轉(zhuǎn)換成多維時(shí)，GE Healthcare想解決這樣一個(gè)問題：
當(dāng)一個(gè)病人患有心臟病的癥狀時(shí)，心臟病學(xué)家推薦病人的心臟瓣膜之一已經(jīng)磨損或畸形。心臟跳動(dòng)，讓血液從一個(gè)腔室流動(dòng)到下一個(gè)腔室時(shí)，瓣膜應(yīng)該完全關(guān)閉，防止血液回流。然后瓣膜重新打開，讓血液再次涌入。
當(dāng)前的成像工具，如超聲心動(dòng)圖和MRI，可以幫助醫(yī)生了解心臟結(jié)構(gòu)，評(píng)估瓣膜的狀況，但很難顯現(xiàn)出瓣膜損壞到了什么程度。這往往意味著醫(yī)生必須做一個(gè)艱難的選擇：要么給病人做侵入性的心臟手術(shù)，這就存在很大風(fēng)險(xiǎn)；要么通過藥物控制病情，但如果情況比想像的更糟糕，也會(huì)帶來更大風(fēng)險(xiǎn)。
在現(xiàn)有技術(shù)中，醫(yī)生只能在懷疑有瓣膜損傷的部分，盡力指導(dǎo)MRI技術(shù)人員獲取心臟平面的2D橫截面圖像。整個(gè)過程可能長達(dá)90分鐘，而且會(huì)對(duì)病人帶來壓力，因?yàn)樗麄冃枰３制届o，并不斷反復(fù)呼吸。
除了花時(shí)間指導(dǎo)MRI掃描外，醫(yī)生還要解讀圖像，即在掃描圖像上描繪出心肌的輪廓。然后他們會(huì)用軟件計(jì)算通過心室、瓣膜和血管的血流量。
所以，GE Healthcare希望能夠提供更完整的三維數(shù)據(jù)，除了包括心血管結(jié)構(gòu)，還包括血液的流動(dòng)狀況。這種成像又被稱為4D Flow，即收集三維的空間數(shù)據(jù)，以及第四維的時(shí)間數(shù)據(jù)。公司希望加快數(shù)據(jù)采集速度，節(jié)省醫(yī)生和患者的時(shí)間。它預(yù)期會(huì)將檢查時(shí)間減少到10分鐘，而且患者不需要屏住呼吸。
結(jié)果是它做到了，其中用到的主要技術(shù)，是對(duì)在MRI掃描中對(duì)準(zhǔn)胸部的射頻脈沖序列進(jìn)行重新編程。為特定診斷目的而調(diào)整醫(yī)學(xué)成像設(shè)備時(shí)，也常用這種方法。
GE Healthcare努力的結(jié)果是，會(huì)對(duì)整個(gè)胸部（當(dāng)然也包括心臟）生成許多2D切片（或g平面）的堆棧。但即使如此，醫(yī)生還是要分析所有這些切片，才能找到可疑的心臟缺陷。
這時(shí)，斯坦福一位臨床醫(yī)生Albert Hsiao出現(xiàn)了。由于出眾的軟件開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，他開發(fā)出了一個(gè)圖形程序原型，可以將所有那些2D切片組裝成一個(gè)3D圖像，并顯示跳動(dòng)的心臟中的血流量。
正是這個(gè)想法，直接導(dǎo)致在2011年，Arterys公司的正式成立，這也注定了它主要的業(yè)務(wù)是在心臟成像領(lǐng)域。
而在約五年前，GE Healthcare認(rèn)識(shí)到了MRI的一些局限，并開始與斯坦福大學(xué)醫(yī)生合作下一代MRI技術(shù)，以便更好地診斷心臟病。
這項(xiàng)工作的結(jié)果是，新的掃描結(jié)果可以顯示患者跳動(dòng)著的心臟的3D動(dòng)畫，而且圖像能旋轉(zhuǎn)，從任何角度查看。現(xiàn)在，這些掃描儀僅在斯坦福和其它9個(gè)醫(yī)學(xué)中心使用。
整個(gè)工程用到了多種技術(shù)，而且也與Arterys有合作。這是因?yàn)椋{(diào)整過的MRI其產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)過多，醫(yī)院現(xiàn)有的設(shè)備無法將其融合成醫(yī)生可直觀解釋的圖像。為了解決這個(gè)問題，Arterys利用了“超級(jí)馬里奧3D”這樣游戲中用到的技術(shù)，將MRI產(chǎn)生的千兆數(shù)據(jù)傳送到云端進(jìn)行處理。而新的MRI系統(tǒng)就是ViosWorks。
整套ViosWorks系統(tǒng)的的設(shè)置加掃描時(shí)間只要30分鐘，不像傳統(tǒng)MRI那樣要90分鐘，這樣醫(yī)療中心每天可以用同一臺(tái)掃描儀檢查更多患者。而且醫(yī)生不需要花時(shí)間指導(dǎo)MRI技術(shù)人員，或計(jì)算血流，這些工作幾 分鐘內(nèi)就能用基于Web的軟件生成。
醫(yī)院也還能用現(xiàn)有的MRI機(jī)器，GE Healthcare就可以調(diào)試自家已有15年之久的老儀器。心臟病專家還可以在院外用瀏覽器查看病人的3D掃描影像。
去年11月，Arterys獲得了FDA 510(k)批準(zhǔn)，獲批的軟件如上面所述的，會(huì)連接到MRI機(jī)器，可以對(duì)通過心臟的血流做非侵入性的精確量化。整套系統(tǒng)已經(jīng)開始商業(yè)化，它安裝在GE Healthcare的MRI掃描儀上，通過ViosWorks應(yīng)用使用。而到今年1月，Arterys又再次獲批在云端使用AI輔助心臟成像。
除了從事用MRI數(shù)據(jù)構(gòu)建3D圖像這樣的工作外，Arterys還開發(fā)了用于保護(hù)患者隱私的軟件。這種軟件會(huì)在掃描文件上傳到云端之前，從中去除個(gè)人身份信息。
GE Healthcare和Arterys兩家公司還希望使用機(jī)器學(xué)習(xí)，從不同個(gè)人的MRI數(shù)據(jù)中提取洞見，比如找出 一些可用于預(yù)測(cè)心臟狀況發(fā)展的圖像特征，或找到某種可能的治療方式。
另外，類似的技術(shù)還可以用于心臟病以外的疾病，Arterys已經(jīng)計(jì)劃將其服務(wù)擴(kuò)展到腫瘤學(xué)成像，使用AI來跟蹤腫瘤是如何變化的。當(dāng)然，這需要額外的FDA認(rèn)證。
本文參考來源：medcity、Xconomy、PR Newswire
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