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一个明星的诞生 | AORTIST,AI革新主动脉治疗

2019-07-02

根据2017年11月10日国家卫计委发布的《国家基层高血压防治管理指南》,我国高血压患者约为2.7亿。高血压带来的各种血管疾病发病率的升高,以及血管疾病的高致死率,已成为我国家庭和社会的沉重负担。主动脉夹层和主动脉瘤是是血管疾病的灾难性危重急症,如不及时诊治,48h内死亡率高达50%。然而血管科医生的缺口巨大,市场上又缺乏集中统一的平台管理血管影像和患者信息,使得主动脉血管疾病的诊断效率难以获得较大提升。


主动脉疾病的临床治疗主要面临以下难点:


1)主动脉疾病主要评估手段是影像学检查,传统人工分析只能通过医生经验去进行判断;随着高血压带来的各种血管疾病发病率的升高,医生工作负荷过载。在繁重的工作负担下,极易误诊和漏诊;


2)主动脉夹层累及范围广、空间形态多变、内膜片僵硬程度迥异、分支动脉供血状态不一、远端破口大小、数量和位置也不尽相同,这决定了夹层特征极其丰富,极易造成解剖参数测量不精准,手术方案制定不规范等问题;


3)散乱分布的医疗数据使得患者数据管理困难,给医生整合患者信息、进行患者随访等带来诸多困难,而且也限制了大数据价值的挖掘。


4)胸主动脉腔内修复术(TEVAR)是治疗B 型主动脉夹层的主要方式。TEVAR术后2年胸、腹主动脉扩张发生率分别为21.6%和33.3%,TEVAR术后动脉重塑不良的发生机制远未被阐明,传统的特征描述方式难以对夹层动脉特征进行全面描述,在此基础上建立的预测模型的可靠性亦有待商榷。


针对主动脉疾病精准测量难、预后预测难、随访管理难等问题,人工智能或许可以给出不错的答案。基于不断地积极探索,解放军总医院、清华大学、汇医慧影携手使用Radcloud大数据智能分析科研平台,在“Intravascular Imaging and Computer Assisted Stenting and Large-Scale Annotation of Biomedical Data and Expert Label Synthesis”中发表文章“Towards Automatic Measurement of Type B Aortic Dissection Parametera:Methods,Applications and Perspective",对此展开了讨论,以下为该文章部分节选摘要。


LABELS 2018, CVII 2018, STENT 2018: Intravascular Imaging and Computer Assisted Stenting and Large-Scale Annotation of Biomedical Data and Expert Label Synthesis pp 64-72


      主动脉夹层疾病是由主动脉腔内的血液从主动脉内膜撕裂处进入主动脉中膜,使中膜分离形成主动脉壁的真假两腔而造成。其中B型主动脉夹层(TBAD),根据斯坦福分型定义为第一破口位于降主动脉,夹层仅累及降主动脉或向下延伸入腹主动脉,但不累及升主动脉。定性和定量的分析关于B型主动脉夹层一些几何和生物医学参数(比如主动脉、真假、腔 的最大轴向直径,锚定区长度等)对胸主动脉腔内修复术(TEVAR)和随访至关重要。此外,外科医生对于B型主动脉夹层参数的测量准确度与经验紧密相关,精准测量对于医生的负担是十分沉重的。


文中作者为了帮助外科医生减轻精准测量的负担,更好地解决夹层疾病,提出了一种自动测量B型主动脉夹层参数的方法。包括:B型夹层数据集的建立;基于深度学习技术的夹层分割算法;基于分割结果的临床重要参数自动测量。


1.B型夹层数据集标注流程

使用3D  sclicer工具,对CTA序列逐层的标注:1.主动脉整体(绿色)2.真腔(黄色)3.假腔(棕色)。

2.基于多任务的B型夹层分割算法

作者对比了多任务/单任务,多分类/二分类不同模型结构,最终选择了多任务模型,对主动脉整体,真腔,假腔进行分割。

3.临床参数自动测量

作者基于自动分割得到的主动脉整体mask,提取中心线,并计算主动脉直径,并且计算真、假腔各自体积,内膜破口的定位。

展望主动脉临床参数的精准测量在个性化的支架选型,手术规划,随访,预后中起到关键性作用。文章中给出的夹层数据标注方法和算法仅作为B型夹层分割的基准。随着数据标注方法和自动分割技术的成熟,夹层参数的精准测量将会在更多临床场景中应用,使更多医生,患者获益。



从问题到答案,从设想到产品,为解决主动脉疾病治疗难题量身打造的AORTIST主动脉人工智能精准诊疗系统至今已历经三次迭代成熟,全面实现产品化商业化落地。


AORTIST3.0在血管外科持续深入创新,以人工智能技术赋能肾下腹主动脉瘤+B型主动脉夹层诊疗全流程链条,是全球首个深入临床、覆盖跨学科多病种疾病诊治全流程的医学影像AI产品,实现数据分析介入以患者为核心的精准医疗。



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