對急診醫(yī)生來說，AI提供了一雙永不疲倦、始終警覺的眼睛，第一時(shí)間找出“血管炸彈”AAS。

撰文 |凌 駿

責(zé)編丨汪 航

“血管炸彈”“十萬火急”“心驚膽戰(zhàn)”……

回憶起自己遇到的主動脈夾層病例，不少急診醫(yī)生至今還后怕，因?yàn)槠鸩〖?、進(jìn)展快、致死率極高。

更令人心驚的是，主動脈夾層識別難度高，容易漏診，引發(fā)醫(yī)患糾紛。

近日，頂刊《自然·醫(yī)學(xué)》發(fā)表了一項(xiàng)中國的最新研究成果，只需平掃CT，AI即可實(shí)現(xiàn)對急性主動脈綜合征（AAS）的快速診斷，確診時(shí)間可縮短至2小時(shí)以內(nèi)，漏診率從48.8%降至4.8%。

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院、阿里巴巴達(dá)摩院等歷經(jīng)3年聯(lián)合研發(fā)出AI模型iAorta，已從1萬多名胸痛患者中精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)21例AAS，幫助他們得到及時(shí)救治。

該AI模型已在浙江首批10家醫(yī)院簽約部署，即將全國推廣。

漏診之殤

急診室里，一名28歲年輕男性大汗淋漓，主訴腰酸背痛、下肢無力。

醫(yī)生懷疑腰椎問題，做了一系列腰椎檢查，仍沒有發(fā)現(xiàn)明顯異常。但患者血壓持續(xù)飆升，不久后陷入了昏迷。

醫(yī)生這才開始懷疑主動脈問題，做了主動脈造影CT檢查，確診為B型主動脈夾層。

此時(shí)，距離患者入院已經(jīng)過去了7小時(shí)，雖經(jīng)醫(yī)生全力搶救保住性命，但下肢和雙腎都因長期缺血而嚴(yán)重受損。

這只是論文回顧性研究階段的一個(gè)案例。

此次回顧性研究共記錄13萬名急診胸痛患者，包括248名AAS患者，其中121名在初診時(shí)被遺漏，高達(dá)48.8%。國內(nèi)外多項(xiàng)研究也都顯示，AAS漏診率普遍可達(dá)30%-40%，尤其是在基層醫(yī)院，醫(yī)生缺乏系統(tǒng)化的培訓(xùn)和識別流程。

為什么AAS漏診如此之普遍？

AAS，是一組以主動脈壁完整性受到破壞為特點(diǎn)的主動脈急癥，主要包括主動脈夾層、主動脈壁內(nèi)血腫和動脈粥樣潰瘍等，典型的臨床表現(xiàn)是劇烈撕裂樣的胸背痛。

但很多人的初識癥狀并不典型。像上面提到的腰酸、下肢無力就是，臨床上還會出現(xiàn)咽喉疼痛、腹痛腹瀉等罕見情況，難免第一時(shí)間被誤認(rèn)為是胃腸炎或神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

即便初診醫(yī)生想到了AAS的可能性，影像學(xué)檢查又是一道難關(guān)。

作為診斷“金標(biāo)準(zhǔn)”的CTA檢查，費(fèi)用高、排隊(duì)時(shí)間長，可及性低，很多基層醫(yī)院根本沒有條件做。造影劑還存在誘發(fā)并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)，孕婦、腎功能不全的患者也不能做。

所以，究竟有沒有一種辦法，能夠在急診場景下幫助醫(yī)生，從雜亂復(fù)雜的癥狀中精準(zhǔn)識別出AAS呢？

急診室里的靈感

靈感來自于一名血管外科醫(yī)生的急診值班經(jīng)歷。

2022年一個(gè)深夜，浙大一院血管外科主任張鴻坤團(tuán)隊(duì)的向一郎，遇到了一名不愿做CTA的年輕胸痛患者，他只拍了常規(guī)的平掃CT。

急診醫(yī)生拿著片子問向一郎，主動脈看起來是不是有點(diǎn)問題？但平掃CT片對比度太低了，兩人都看不清楚。

這時(shí)候，患者的疼痛已經(jīng)減輕，想要直接離開。向一郎攔下了他，堅(jiān)持要他做個(gè)CTA檢查。結(jié)果一看，主動脈果然已經(jīng)出現(xiàn)潰瘍，再發(fā)展下去就會破裂，后果不堪設(shè)想。

這讓向一郎想到，超過一半的胸痛患者會在檢查其他部位時(shí)做平掃CT，這會不會是早期發(fā)現(xiàn)AAS的關(guān)鍵突破口？

這其實(shí)不是一個(gè)新想法。有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生能夠在高質(zhì)量的平掃CT片看到血管內(nèi)膜的漂移或撕裂，從而判斷AAS，但這高度依賴于醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)和圖像質(zhì)量。

通常情況下，AAS在平掃CT中的早期表現(xiàn)，正常人和患者之間的差異非常小，人眼幾乎察覺不到。

如果人眼難以分辨，那AI可以嗎？

杭州兩支力量的聯(lián)手

浙一血管外科團(tuán)隊(duì)將目光投向了達(dá)摩院醫(yī)療AI實(shí)驗(yàn)室，張鴻坤與達(dá)摩院資深算法專家許敏豐相識多年，他們都身處杭州，交流頻繁，志趣相投，希望用AI來解決臨床難題。

許敏豐長期鉆研醫(yī)療影像，尤其是平掃CT，希望用AI來識別其中的微弱信號。在新冠疫情之初，他就帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)緊急研發(fā)出新冠肺炎CT影像AI輔助診斷系統(tǒng)，落地600多家醫(yī)院，服務(wù)80多萬人次，獲評全國科技抗疫先進(jìn)集體和先進(jìn)個(gè)人。

但“平掃CT+AI”用來識別AAS，難度遠(yuǎn)超肺炎，也遠(yuǎn)超許敏豐的預(yù)期，這項(xiàng)研究一做就是3年多。

許敏豐介紹，AAS在平掃CT上的早期表現(xiàn)可能只是一些輕微的密度改變、管壁不規(guī)則、腫脹，信號微弱。同時(shí)，主動脈全程長達(dá)數(shù)十厘米，從升主動脈到腹主動脈都有可能出現(xiàn)病變，這要求AI模型對血管結(jié)構(gòu)有整體的感知。

更大挑戰(zhàn)的是，AAS不同類型發(fā)病機(jī)制和影像特征差別大，導(dǎo)致樣本稀缺且難以標(biāo)注，要構(gòu)建高質(zhì)量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集非常不容易。

這里面也走過不少彎路，有過不少碰撞。

一開始，達(dá)摩院AI專家想?yún)⒖悸孕难芗膊。瑥墓軓接袥]有增粗、曲率有沒有變大入手，教會AI識別AAS。但張鴻坤團(tuán)隊(duì)覺得，還是得理解AAS的疾病機(jī)理，它本質(zhì)上是血流撕開了血管內(nèi)壁。

最終，聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)調(diào)整了訓(xùn)練模式，由醫(yī)生在增強(qiáng)CT上勾畫出血管壁和原本的血管“真腔”，再用配準(zhǔn)算法“復(fù)制”到平掃CT上，教AI從平掃CT上找出血管壁結(jié)構(gòu)的異常。

“醫(yī)生的臨床經(jīng)驗(yàn)是算法的‘先驗(yàn)知識’，我們將其融入整個(gè)算法設(shè)計(jì)中，對提升模型性能起到了關(guān)鍵作用?！痹S敏豐說。

碰撞的成果顯著。這款名為iAorta的模型開發(fā)出來后，研究團(tuán)隊(duì)用它去檢查那121名初診被遺漏的患者，AI能識別出109例。也就是說，可以把漏診率從48.8%降低到4.8%。

包括那位一開始被懷疑為腰椎問題的年輕患者，他拍的第一張腰椎CT，其實(shí)已經(jīng)存在AI可以識別的致命提示。

達(dá)摩院算法專家周彥捷感慨，在論文里，這只是一行冰冷的數(shù)字，但在現(xiàn)實(shí)里，那是被錯(cuò)過的、無比珍貴的7個(gè)小時(shí)。

搶救回的21個(gè)生命

準(zhǔn)確率只是AI模型的第一關(guān)。

“一款醫(yī)療AI模型，首先是不能成為醫(yī)生的‘負(fù)擔(dān)’，也就是要無縫嵌入到醫(yī)生的工作流之中；最好是要獲得醫(yī)生的信任，盡可能地具備可解釋性。”張鴻坤表示。

為此，達(dá)摩院開發(fā)了一套系統(tǒng)，和醫(yī)院的影像歸檔系統(tǒng)實(shí)時(shí)連接。當(dāng)CT掃描結(jié)束，算法在后臺數(shù)秒鐘就完成讀片，如果是高風(fēng)險(xiǎn)的AAS患者，AI會實(shí)時(shí)“紅色彈框”給醫(yī)生。

醫(yī)生點(diǎn)進(jìn)去，不止能看到AI給出的AAS概率值，更重要的是，AI重建了血管三維圖像，勾畫出主動脈外壁和真腔，并且點(diǎn)出懷疑的病灶位置在哪里。

比起直接拋給醫(yī)生一個(gè)結(jié)論，這樣顯然更能讓醫(yī)生理解AI為什么得出這個(gè)結(jié)論，從而評估AI的結(jié)論有多靠譜。

畢竟，醫(yī)生和AI，要聯(lián)手做一個(gè)生死攸關(guān)的結(jié)論。

根據(jù)前瞻性多中心研究結(jié)果，14436例平掃CT中共有14個(gè)AAS相關(guān)陽性結(jié)果，對照組放射科醫(yī)生初篩診斷出3個(gè)，而經(jīng)過iAorta輔助的醫(yī)生，檢出數(shù)提升到11個(gè)，靈敏度從21%提高到79%。

在上海一家試點(diǎn)三甲醫(yī)院胸痛中心，兩個(gè)月內(nèi)，iAorta模型輔助醫(yī)生，從15584人中精準(zhǔn)找出21例AAS患者（總計(jì)包含22名），敏感性和特異性分別達(dá)到95.5%和99.4%。

而且，這21名AAS患者確診的時(shí)間僅有102分鐘，也就是從入院算起，到最終CTA結(jié)果出來確診，只要1.7小時(shí)。而文獻(xiàn)顯示，A型主動脈夾層此前的中位確診時(shí)間是4.3小時(shí)。

對于AAS患者來說，每1小時(shí)，都對應(yīng)著1%-2%的生機(jī)。

建立基層急救防線

歷時(shí)三年多的開發(fā)和完善，總計(jì)20余萬名患者入組，研究團(tuán)隊(duì)在論文里寫道，iAorta在大規(guī)模真實(shí)臨床環(huán)境中展現(xiàn)的強(qiáng)大性能，使平掃CT有潛力成為一種更高效的AAS排查工具。

目前，浙一、紹興市中心醫(yī)院、衢州市人民醫(yī)院、衢州市柯城區(qū)人民醫(yī)院、湖州市中心醫(yī)院、溫州瑞安市人民醫(yī)院等首批10家醫(yī)院，已率先簽約部署iAorta模型，形成了AAS診斷、轉(zhuǎn)運(yùn)、救治的快速通道。

研究團(tuán)隊(duì)正進(jìn)一步降低技術(shù)接入門檻，加速向全國更多地區(qū)推廣。

張鴻坤表示：“我們希望推廣這項(xiàng)有溫度的AI技術(shù)，提升各層級醫(yī)院對主動脈疾病整體的診治水平，探索主動脈AI急診‘浙江方案’，為‘健康中國2030’作貢獻(xiàn)?！?/p>

畢竟，相比起浙一，更廣泛的縣級醫(yī)院、社區(qū)醫(yī)院甚至鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院，可能更需要這樣的AI模型。在家門口做平掃CT，實(shí)時(shí)發(fā)到上級醫(yī)院，AI晝夜不休地預(yù)警，構(gòu)成一道最高效的急救防線。

紹興市中心醫(yī)院副院長王國富對此感觸很深，“部署了AI后，增加了我們基層醫(yī)生的信心?！?/p>

據(jù)了解，該院醫(yī)共體的分院都是將放射片傳輸?shù)街行尼t(yī)院，因此中心醫(yī)院部署iAorta模型后，相當(dāng)于基層醫(yī)院也能用上。AI一旦從上傳的CT片中發(fā)現(xiàn)AAS，便迅速預(yù)警，分院立即將病人送至中心醫(yī)院，從而構(gòu)建起15分鐘的搶救圈。

研究還有個(gè)驚喜的發(fā)現(xiàn)，在人機(jī)讀片對比研究中，雖然高年資、中年資和低年資醫(yī)生的準(zhǔn)確率都要低于AI，但是在有AI輔助的情況下，醫(yī)生的敏感性都有提升，低年資醫(yī)生最為顯著，大幅提升40%，可以達(dá)到甚至超過高年資醫(yī)生。

張鴻坤堅(jiān)信，醫(yī)療不能過于依賴大醫(yī)院的先進(jìn)設(shè)備、大專家的“個(gè)體經(jīng)驗(yàn)”。

“AI永遠(yuǎn)都不能替代醫(yī)生。但如果年輕醫(yī)生需要經(jīng)歷‘漏診’才能成長，未免代價(jià)太過慘痛。我希望看到的是，通過AI技術(shù)加持，能讓更多醫(yī)生變得更有底氣。即使是年輕醫(yī)生、基層醫(yī)生，也可以做出高水平的診斷和決策?！睆堷櫪ふf。

“平掃CT+AI”：達(dá)摩院的征程

作為我國目前臨床應(yīng)用最廣、普及率最高、成本最低的影像學(xué)檢查手段之一，平掃CT在AI時(shí)代還有更多可能性。

“它當(dāng)中存在著諸多有價(jià)值，但醫(yī)生難以觀測，或容易忽略的疾病信息。而這正好是AI的強(qiáng)項(xiàng)，我們做的所有工作，就是想充分挖掘平掃CT的潛力。”許敏豐說，結(jié)合平掃CT的AI診斷策略，無需額外增加任何的醫(yī)療成本。

AAS并非達(dá)摩院的第一次嘗試，事實(shí)上，他們死磕“平掃CT+AI”這條技術(shù)路線多年。

2023年，達(dá)摩院發(fā)布了基于“平掃CT+AI”的胰腺癌篩查AI模型DAMO PANDA，登上《自然·醫(yī)學(xué)》，該刊還專門配發(fā)評論文章指出：一個(gè)醫(yī)療影像AI的黃金時(shí)代已準(zhǔn)備就緒。該模型已獲FDA“突破性醫(yī)療器械認(rèn)定”。

今年6月，全球首個(gè)胃癌影像篩查AI模型DAMO GRAPE再次發(fā)表在《自然·醫(yī)學(xué)》，它瞄準(zhǔn)了胃鏡在中國普及率不高的短板，首次利用平掃CT影像識別胃癌病灶。

而對達(dá)摩院醫(yī)療AI團(tuán)隊(duì)來說，更大的愿景是“一掃多查”，即通過一次平掃CT識別多種傳統(tǒng)手段難以發(fā)現(xiàn)的病變，包括消化系統(tǒng)腫瘤、胸痛急癥，以及骨質(zhì)疏松、脂肪肝等慢性病。

“我們希望做有溫度的技術(shù)，不給患者或者醫(yī)務(wù)工作者帶來額外的負(fù)擔(dān)，并且真正普惠到醫(yī)療資源受限的地區(qū)和人群?！痹S敏豐說。

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院血管外科是浙江省內(nèi)建立最早、規(guī)模和實(shí)力頂尖的血管外科中心，與肝膽、胃腸外科共同獲得國家重點(diǎn)學(xué)科（普外科），與心臟外科聯(lián)合申報(bào)獲得國家心臟和大血管臨床重點(diǎn)?？?，主動脈疾病診治病例數(shù)位居全國前列。

張鴻坤教授團(tuán)隊(duì)長期致力于血管疾病創(chuàng)新醫(yī)療器械的研發(fā)與臨床轉(zhuǎn)化，團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)“原位開窗+分支支架”聯(lián)合重建主動脈弓上分支動脈的新理念，完成了國際上最大樣本量的單中心主動脈弓部原位開窗手術(shù)，并率先完成支架原位開窗體外疲勞試驗(yàn)，相關(guān)技術(shù)已建立標(biāo)準(zhǔn)流程和并發(fā)癥防治措施，顯著降低了手術(shù)創(chuàng)傷和死亡率，多次榮獲浙江省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。

論文鏈接

https://www.nature.com/articles/s41591-025-03916-z

來源：醫(yī)學(xué)界

校對：臧恒佳

編輯：王奧雅

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