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时隔一年再发布云平台,汇医慧影的 AORTIST 3.0 有何亮点?

2019-04-19
关键词: AI 汇医慧影

  近日,汇医慧影和中国人民解放军总医院(北京301医院)血管外科联合研发升级的AORTIST 3.0主动脉人工智能精准诊疗系统发布。AORTIST意为主动脉支架个体化置入人工智能研究云平台,研究的对象是主动脉扩张性疾病,主要包括主动脉瘤和主动脉夹层。

  新版本的一大亮点是,新增了肾下腹主动脉瘤人工智能精准诊疗产品。围绕3.0版本的设计过程,雷锋网和汇医慧影创始人兼CEO柴象飞以及301医院血管外科全军血管外科中心主任郭伟进行了一次采访。

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  病种不同,痛点相同

  去年4月份,在同样的血管论坛上,汇医慧影联合301医院血管外科发布了主动脉人工智能研究云平台AORTIST2.0(主动脉支架个体化置入人工智能研究云平台),围绕主动脉夹层这一病种进行产品研发,

  对于汇医慧影而言,2.0版本云平台的发布让AI应用首次走出了影像科,开始在临床科室应用,同时也将AI的应用环节从诊断延伸到了临床治疗辅助决策。

  据柴象飞透露,目前,AORTIST 2.0已经在20多家医院得到落地。在帮助医生进行更好地临床手术之外,医生也充当了“产品经理”,对2.0版本提出了改进意见。

  “医生们想要一些更加灵活化的治疗方案的决策,包括针对影像科的结构化报告,以及后续的支架模拟?!辈裣蠓杀硎?,这些意见非常宝贵,汇医慧影也在根据需求改进产品功能。

  时隔一年发布的AORTIST 3.0版本,其思路还是围绕血管外科制定解决方案,基于精准测量来降低术后风险。从主动脉夹层到肾下腹主动脉瘤,这是阶段性的延续过程。

  柴象飞介绍说,主动脉瘤的发病率很高,甚至比主动脉夹层还高。腹主动脉瘤虽然是偏慢性的疾病,但如果有破裂风险,将会危及生命。

  所以,医生在接收一个主动脉瘤患者时,首先要做的就是评估破裂风险,然后根据破裂风险决定是否要进行手术治疗。与此同时,主动脉瘤在临床中也存在一个问题,那就是手术过程中的失败率较高,其中很大一部分因素是支架的选择有误。

  支架的选择有两方面,一方面是支架的型号,如果支架型号没选对的话,时间一长,会对血管有损伤,反而没有起到好的治疗效果。

  其次,就是支架位置的位置。主动脉有很多的分支血管,医生放支架时把主要的问题解决了,但却堵塞了分支血管,这样就会影响很多重要器官的供血,可能会带来非常严重的并发症。

  柴象飞在和三甲医院沟通的过程中发现,由于手术的不成功,到大医院看病的患者多是“修复性”手术,不仅患者痛苦,而且一定程度上消耗了三甲医生的资源。因此,精准测量对于提升手术的成功率至关重要。

  用AI覆盖诊治全流程链条

  针对肾下腹主动脉瘤的特点,AORTIST3.0针对临床精准测量难、预后预测难、随访管理难等三个核心问题,给出了覆盖临床全流程链条的医疗影像AI解决方案。

  据了解,AORTIST3.0将深度学习技术应用到主动脉三维重建、分割、中心线提取等环节,30秒内能完成主动脉和髂动脉整体、瘤腔、血栓及钙化及内脏动脉的自动分割测量,并在10分钟内生成手术方案文档。

  在控制误差方面,基于与301医院血管外科的持续深入合作,AORTIST3.0通过301医院血管外科多年的临床随访数据及影像数据来优化深度学习算法。将测量误差控制在1mm以内,跟2.0版本相比提升了33%以上),较常规手动测量精准度提升约70%,自动分割结果准确率达95%,与专家测量交比高达98%。

  将测量误差控制在1mm以内,相比于2.0版本,这点提升非常大。为了最大程度降低误差,汇医慧影的团队对数据进行双盲的标注和专家的验证,提升数据本身的精准度;其次,将云平台上进行分割的U-Net模型进行优化;最后,添加了很多后处理的技术,基于传统算法,对所提取边缘进行拟合以及结合一些解剖知识信息进行后处理,让血管的边缘轮廓更加精准化。

  当然,技术层面的优化之外,也要得益于计算资源的发展,利用最新的GPU和CPU,技术团队也能突破原先运算性能的限制。柴象飞说到,“以前,我们对图像要down sample,要缩小图像的尺寸,现在我们把图像尺度进行放大,对产品的精准性也有很大的帮助?!?/p>

  将误差控制在有限范围内,医生就可以进行手术方案的制定。在这个环节中,AORTIST3.0可以基于锚定区位置输出CTA垂直动脉直径,自动输出主动脉各区最大、最小、平均动脉直径和近端锚定区至主动脉各分支曲面重建距离,随后生成手术方案供医生参考。

  除了临床的精准测量问题,云平台在2.0版本设计之初,还置入了愈后预测分析???,医生能根据??橹械脑げ饨峁颊咧贫ǜ鲂曰乃娣梅桨?。

  据了解,以Radcloud大数据智能分析云平台的影像组学方法构建并优化预后预测模型,对于患者胸主动脉扩张、腹主动脉扩张和复合终点事件在术后6个月、12个月和24个月发生概率的预后预测准确率达86%;

  在随访管理阶段,AORTIST3.0提供了个性化随访管理系统?;诖笫?、AI、组学分析结果,为患者生成个性化随访方案,并提供自动化管理方法,支持临床随访管理,改善患者远期结局。

  此外,AORTIST3.0系统对三维Mask融合、双侧髂动脉曲面重建视图同时输出,主动脉整体容积术前-术后变化趋势图等功能也实现了技术支持。

  柴象飞表示,不管是2.0版本还是3.0版本,平台的设计理念就是,把AI应用在多病种临床诊治的全流程链条中。

  将沿着血管外科纵向延伸

  在去年的采访中,301医院血管外科的郭伟主任曾表示,之所以从B型主动脉夹层入手,是因为其形态比主动脉瘤复杂,所以在技术实现上的难度更高。如果在这一病种上实现突破,再拓展到其他病种时将容易很多。

  但时隔一年,回顾3.0版本的研发过程,郭伟主任说到,进展并不像预想中那么简单。

  胸部主动脉被血流撕裂内膜后,会形成真腔和假腔。因此,汇医慧影的技术团队在图像分割过程中,要同时兼顾真假腔,最后会出来三套分割结果。

  郭主任表示,主动脉夹层的工作量确实很大,但是血管条件相对好一些。而腹主动脉瘤虽然没有假腔,腹主动脉瘤的实现难度丝毫不?。?/p>

  第一,腹主动脉虽然是一根血管,但是腹主动脉扩张之后,它的形状不是直线,有点像“Z”型,经?;嵬淝?;

  第二、腹主动脉不仅要求把主动脉分割出来,还需要对包括肝动脉、脾动脉等在内的二级分支血管进行分割,肾动脉还要分割到第三层的分支。

  在分支血管的分割上,数据标注就是一个首要的挑战;其次,在图像分割的过程中,越细的血管分支对于精准度的要求更高。

  郭主任在采访时笑着说,一开始自己以为人工智能很先进,但是搞了两年之后,发现人工的投入相当大。

  在和汇医慧影合作的过程中,301医院提供了350多例数据,相比于此前的主动脉夹层产品,数据量上有了一定程度的提升。

  当然,这样的小数据集对于深度学习技术来说,还是远远不够的?;阋交塾把有舜饲?.0版本中提到的迁移学习和强化学习等技术,在院内、院外系统中实现自我学习、自我提升。

  柴象飞说到,柴象飞说到,不管是技术还是医学上的难题,云平台开发之初,自己就已经做好了接受挑战的心理准备。未来,汇医慧影还将和301医院一起,沿着血管外科来做更多疾病和更多部位的纵向延伸。

  郭伟主任也表示,“AORTIST在学科深度层面,能提高手术的精准度,为患者提供个性化随访计划,帮助改善患者远期结局;在学科宽度层面,AI帮助基层医生拥有更好的诊疗水平,这样能够提高中国基层的整体医疗水平和学术水平,对中国血管学科建设帮助很大?!?/p>