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| 本文作者： 張馳 | 2017-01-20 10:25 |
當多數(shù)醫(yī)療領(lǐng)域的人工智能應用還在實驗階段時，美國的Arterys公司已經(jīng)獲得FDA批準，在云端使用AI輔助心臟成像。
Arterys開發(fā)了一款Cardio DL應用，它使用深度學習來自動完成放射科醫(yī)生曾經(jīng)要手動執(zhí)行的任務，基于常規(guī)心臟MRI圖像進行自動化的心室分割，精確性可與經(jīng)驗豐富的醫(yī)生相比。這也是第一個被FDA批準的，在臨床中使用云計算和深度學習的應用。
通過MRI獲取心臟圖像，是一個復雜且耗時的過程。傳統(tǒng)上，放射科醫(yī)生會使用軟件來分割和繪制心室周圍的輪廓，以確定心臟的運行狀況。而新的AI輔助軟件可以用深度生習生成心室內(nèi)外的輪廓，加速處理過程并提高準確性。
據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，Arterys在開發(fā)過程中，挖掘了3000多個心臟病例數(shù)據(jù)。據(jù)稱，Cardio DL會生成可編輯的自動輪廓，能在幾秒鐘內(nèi)準確提供心臟測量，相比之下，手動處理可能要一個小時。Arterys還有一個獨特的臨床標注平臺，每次用戶查看平臺上的研究時，它就會收集真實數(shù)據(jù)。將來，這些收集上來的數(shù)據(jù)，還可以用來優(yōu)化深度學習模型。
該程序在去年12月已經(jīng)在歐洲獲得CE認證，可以在標準的Web瀏覽器中運行。患者的數(shù)據(jù)會被發(fā)送到云端進行計算分析，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Arterys的成就，與另一家醫(yī)療設備公司GE Healthcare有關(guān)。
當在數(shù)年前想把MRI圖像轉(zhuǎn)換成多維時，GE Healthcare想解決這樣一個問題：
當一個病人患有心臟病的癥狀時，心臟病學家推薦病人的心臟瓣膜之一已經(jīng)磨損或畸形。心臟跳動，讓血液從一個腔室流動到下一個腔室時，瓣膜應該完全關(guān)閉，防止血液回流。然后瓣膜重新打開，讓血液再次涌入。
當前的成像工具，如超聲心動圖和MRI，可以幫助醫(yī)生了解心臟結(jié)構(gòu)，評估瓣膜的狀況，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)，這就存在很大風險；要么通過藥物控制病情，但如果情況比想像的更糟糕，也會帶來更大風險。
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MRI技術(shù)人員獲取心臟平面的2D橫截面圖像。整個過程可能長達90分鐘，而且會對病人帶來壓力，因為他們需要保持平靜，并不斷反復呼吸。
除了花時間指導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。然后他們會用軟件計算通過心室、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)生和患者的時間。它預期會將檢查時間減少到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)，是對在MRI掃描中對準胸部的射頻脈沖序列進行重新編程。為特定診斷目的而調(diào)整醫(yī)學成像設備時，也常用這種方法。
GE Healthcare努力的結(jié)果是，會對整個胸部（當然也包括心臟）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，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，他開發(fā)出了一個圖形程序原型，可以將所有那些2D切片組裝成一個3D圖像，并顯示跳動的心臟中的血流量。
正是這個想法，直接導致在2011年，Arterys公司的正式成立，這也注定了它主要的業(yè)務是在心臟成像領(lǐng)域。
而在約五年前，GE Healthcare認識到了MRI的一些局限，并開始與斯坦福大學醫(yī)生合作下一代MRI技術(shù)，以便更好地診斷心臟病。
這項工作的結(jié)果是，新的掃描結(jié)果可以顯示患者跳動著的心臟的3D動畫，而且圖像能旋轉(zhuǎn)，從任何角度查看?，F(xiàn)在，這些掃描儀僅在斯坦福和其它9個醫(yī)學中心使用。
整個工程用到了多種技術(shù)，而且也與Arterys有合作。這是因為，調(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。為了解決這個問題，Arterys利用了“超級馬里奧3D”這樣游戲中用到的技術(shù)，將MRI產(chǎn)生的千兆數(shù)據(jù)傳送到云端進行處理。而新的MRI系統(tǒng)就是ViosWorks。
整套ViosWorks系統(tǒng)的的設置加掃描時間只要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掃描儀檢查更多患者。而且醫(yī)生不需要花時間指導MRI技術(shù)人員，或計算血流，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，獲批的軟件如上面所述的，會連接到MRI機器，可以對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)了用于保護患者隱私的軟件。這種軟件會在掃描文件上傳到云端之前，從中去除個人身份信息。
GE Healthcare和Arterys兩家公司還希望使用機器學習，從不同個人的MRI數(shù)據(jù)中提取洞見，比如找出 一些可用于預測心臟狀況發(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)計劃將其服務擴展到腫瘤學成像，使用AI來跟蹤腫瘤是如何變化的。當然，這需要額外的FDA認證。
本文參考來源：medcity、Xconomy、PR Newswire
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