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人工智能醫(yī)療器械CT-FFR技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景

嘉峪檢測網(wǎng)        2020-03-19 17:56

近年來,隨著計算機(jī)仿真計算技術(shù)的快速發(fā)展,基于冠脈CTA的FFR計算技術(shù)逐步產(chǎn)業(yè)化。多項臨床研究表明,CT-FFR技術(shù)在功能性心肌缺血的診斷性能方面優(yōu)于冠脈CTA,可以避免不必要的冠脈ICA和PCI,降低患者的醫(yī)療風(fēng)險和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),節(jié)省醫(yī)療資源。

 

深脈分?jǐn)?shù)和FFRCT功能相同,均是基于冠脈CTA計算血流儲備分?jǐn)?shù),主要差異在于所用技術(shù)不同。

目前,我國有多家生產(chǎn)企業(yè)正在研發(fā)CT-FFR產(chǎn)品,一些產(chǎn)品已進(jìn)入創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審查通道,預(yù)計未來幾年會有多款產(chǎn)品在我國注冊上市。

 

2020年1月,國家藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)了北京昆侖醫(yī)云科技有限公司生產(chǎn)的創(chuàng)新醫(yī)療器械“冠脈血流儲備分?jǐn)?shù)計算軟件”(商品名:深脈分?jǐn)?shù))的注冊。這是我國首款獲批上市的CT血流儲備分?jǐn)?shù)(CT-FFR)產(chǎn)品,同時也是我國首款獲批上市的采用新一代人工智能技術(shù)的第三類輔助決策獨立軟件。

 

一、CT-FFR的臨床意義

 

冠心病是冠狀動脈血管發(fā)生動脈粥樣硬化病變而引發(fā)的缺血性心臟病,嚴(yán)重危害公眾的生命健康,只有準(zhǔn)確評估冠脈供血功能,方能實現(xiàn)冠心病的精準(zhǔn)診治。

 

傳統(tǒng)冠脈CT血管造影(CTA)檢查僅能反映冠脈狹窄程度,而冠脈狹窄程度不能直接反映冠脈供血功能。臨床研究表明,單純基于冠脈CTA血管狹窄程度的初篩準(zhǔn)確率并不高,有超過70%以上的初篩陽性患者實際沒有功能性缺血。這會導(dǎo)致初篩陽性患者后續(xù)接受不必要的冠脈血管造影(ICA)檢查和冠脈介入手術(shù)(PCI),不僅會增加患者的醫(yī)療風(fēng)險和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),而且會造成醫(yī)療資源的浪費。

 

目前,血流儲備分?jǐn)?shù)(Fractional Flow Reserve,F(xiàn)FR)在臨床上逐漸成為冠脈供血功能評估的“金標(biāo)準(zhǔn)”。FFR定義為心肌最大充血狀態(tài)下的狹窄遠(yuǎn)端冠狀動脈內(nèi)平均壓與冠狀動脈口部主動脈平均壓的比值,理論正常值為“1”,其數(shù)值降低的程度反映病變本身對于心肌血供的影響程度,或者病變解除后心肌缺血的改善程度。FFR采用壓力導(dǎo)絲進(jìn)行測量,是一種有創(chuàng)測量技術(shù),費用較高,影響因素較多,不適合早期診斷,限制了其在臨床上的推廣應(yīng)用。

 

近年來,隨著計算機(jī)仿真計算技術(shù)的快速發(fā)展,基于冠脈CTA的FFR計算技術(shù)逐步產(chǎn)業(yè)化。多項臨床研究表明,CT-FFR技術(shù)在功能性心肌缺血的診斷性能方面優(yōu)于冠脈CTA,可以避免不必要的冠脈ICA和PCI,降低患者的醫(yī)療風(fēng)險和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),節(jié)省醫(yī)療資源;同時CT-FFR與壓力導(dǎo)絲測量的FFR具有較高的一致性,但CT-FFR技術(shù)是無創(chuàng)技術(shù),可以緩解患者手術(shù)痛苦,降低患者醫(yī)療費用,并可用于早期診斷。目前,CT-FFR技術(shù)的臨床應(yīng)用處于起步階段,存在局限性,主要適用于臨床癥狀穩(wěn)定的冠心病患者,后續(xù)還需深入研究加以改進(jìn)。

 

二、深脈分?jǐn)?shù)產(chǎn)品簡介

 

深脈分?jǐn)?shù)基于冠脈CTA,采用深度學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行血管分割與重建,提取血管中心線,采用深度學(xué)習(xí)技術(shù)計算血流儲備分?jǐn)?shù)。

 

該產(chǎn)品預(yù)期在進(jìn)行冠狀動脈血管造影檢查之前,輔助培訓(xùn)合格的醫(yī)技人員評估穩(wěn)定性冠心?。⊿CAD)患者的功能性心肌缺血癥狀。臨床醫(yī)生應(yīng)當(dāng)結(jié)合患者的病史、癥狀以及相關(guān)診斷結(jié)果進(jìn)行綜合評判。該產(chǎn)品不適用于急性冠脈綜合征(ACS)等急性胸痛患者。

 

該產(chǎn)品與冠脈CTA檢查相比可以提高功能性心肌缺血的診斷性能,減少不必要的冠脈ICA和PCI;與壓力導(dǎo)絲測量的FFR具有較高的一致性,但采用無創(chuàng)技術(shù)可以緩解患者痛苦,并可用于早期診斷。

 

三、國內(nèi)外同品種產(chǎn)品比較

 

目前,全球范圍共有兩款CT-FFR產(chǎn)品獲批上市,一是深脈分?jǐn)?shù),2018年獲得歐盟CE認(rèn)證,020年在我國注冊上市;二是Hear tFl ow公司的FRCT,2011年獲得歐盟CE認(rèn)證,2016年在美國上市,未在我國申請注冊上市。

 

深脈分?jǐn)?shù)和FFRCT功能相同,均是基于冠脈TA計算血流儲備分?jǐn)?shù),主要差異在于所用技術(shù)不同。

 

FFRCT采用流體力學(xué)仿真計算技術(shù),通過構(gòu)建血流動力學(xué)模型模擬血液在冠脈中的流動情況,進(jìn)而計算獲得血流儲備分?jǐn)?shù)。該產(chǎn)品主要存在以下問題:第一,計算量巨大,對計算機(jī)硬件要求較高,需要在大型計算機(jī)集群上運算,計算成本高;第二,運算耗時長,一般需要3~8個小時的運算時間,改進(jìn)后仍需1個小時左右的運算時間;第三,算法模型擴(kuò)展性較差,流體力學(xué)仿真計算主要依賴于經(jīng)驗?zāi)P?,其中大量參?shù)需要根據(jù)經(jīng)驗預(yù)先設(shè)定,然而預(yù)設(shè)參數(shù)無法適應(yīng)病人個體多樣性,復(fù)雜病變計算準(zhǔn)確度較差。同時,F(xiàn)RCT收費較高,每例約為1000美元。這些問題在很大程度上制約了FFRCT在臨床上的推廣應(yīng)用。

 

深脈分?jǐn)?shù)采用自主研發(fā)的深度學(xué)習(xí)技術(shù),基于大量冠脈病例流體力學(xué)仿真計算數(shù)據(jù)的訓(xùn)練學(xué)習(xí),進(jìn)而計算獲得血流儲備分?jǐn)?shù)。與FFRCT相比具有以下優(yōu)勢:第一,運算速度快,由于大量復(fù)雜的流體力學(xué)仿真計算都已在前期算法研發(fā)階段完成,應(yīng)用階段可對新病例進(jìn)行快速計算,運算耗時約為10分鐘;第二,計算結(jié)果較為準(zhǔn)確,算法模型不僅充分考慮了血管樹的結(jié)構(gòu)并進(jìn)行全局優(yōu)化,而且對復(fù)雜病變進(jìn)行了訓(xùn)練學(xué)習(xí),能夠計算血管樹各點的FFR值,與壓力導(dǎo)絲測量的FFR具有較高的一致性。因此,該產(chǎn)品可以滿足臨床需求,與國外產(chǎn)品相比能夠顯著縮短運算時間,具有重要的臨床意義。

 

四、CT-FFR技術(shù)發(fā)展前景

 

對于患者而言,CT-FFR技術(shù)可以幫助其避免不必要的冠脈血管造影檢查和冠脈介入手術(shù),減少手術(shù)痛苦和醫(yī)療風(fēng)險,并減輕經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。對于醫(yī)院來講,CT-FFR技術(shù)可以提高冠脈血管造影檢查的陽性檢出率,有利于節(jié)省醫(yī)療資源,提高醫(yī)療效能。在國家和社會層面,CT-FFR技術(shù)能夠大幅減少不必要的冠脈血管造影檢查、有創(chuàng)壓力導(dǎo)絲測量、冠脈介入手術(shù)等費用,有助于節(jié)省國家醫(yī)保支出,具有較大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢和社會價值。

 

多項國際多中心大規(guī)模臨床試驗證明,CTFFR技術(shù)能夠避免60%以上不必要的冠脈血管造影檢查,并可降低30%以上的總體醫(yī)療費用,具有良好的發(fā)展前景。目前,我國有多家生產(chǎn)企業(yè)正在研發(fā)CT-FFR產(chǎn)品,一些產(chǎn)品已進(jìn)入創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審查通道,預(yù)計未來幾年會有多款產(chǎn)品在我國注冊上市。

 

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來源:中國器審

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