新一代AI-QFR冠脉精准诊断系统首发

“1幅造影、1步计算、1分钟。”

在十几年前,仍利用一次性压力导丝为患者做穿刺进行常规冠脉造影检查的医生或许很能想象,在AI和QFR技术的加持下,现如今能如此快速地透视心脏,诊断心血管疾病,并且还能进行冠脉介入手术(PCI)导航。

3月17日,中国自主研发的新一代“AI-QFR定量血流分数检测仪”在第一届上海市心血管人工智能与冠脉生理学高峰论坛上首发。该检测仪是QFR的再次迭代升级,通过AI赋能,仅需1幅造影,就可以1步计算、1分钟内全自动完成冠脉主支与分支的FFR评估和PCI导航,诊断精度达到93%。

在当下冠脉支架进行集采降价至平均700元左右时,冠脉介入治疗也正在从以往的追求“手术量”到追求“手术质量”进行过渡。

诊断“金标准”普及率不到1%

长久以来,心血管疾病是中国致死率和致残率最高的疾病。中国工程院院士葛均波在论坛上指出,我国现有心血管疾病患者约3．3亿,其中冠心病患者1100万。冠心病是由于动脉粥样硬化导致冠脉狭窄,心肌血液供应量不足从而造成心肌缺血。而随着城市化和老龄化的进程,患病率和死亡率还在逐年升高,已成为重大公共卫生问题。

过往,诊断冠心病的“金标准”是基于压力导丝的血流储备分数(FFR)检查,该技术解决了此前冠脉造影只能看到病变狭窄程度,无法诊断病情严重程度的短板。通过将压力导丝从患者手腕穿刺经桡动脉进入冠状动脉病变远端,在给患者注射腺苷/ATP诱导最大充血状态时,进一步测量病变远端压力(Pd)和主动脉压(Pa),FFR得以评估冠状动脉病变狭窄到底对于远端血流产生了多大的影响。

但由于费用轻易上万元且技术被外企所垄断,FFR在中国的普及率不到1%。近些年,随着技术的发展和研究的突破,AI企业、专注CT-FFR的企业以及专注心脏影像的企业三头并进,试图从影像和AI技术入手,打造无创且诊断快速的检查技术。

首先便是基于影像的FFR技术即CT-FFR的研发。全球最早将这一技术实现临床落地的是成立于2007年的美国企业HeartFlow,其致力于用人工智能技术测量冠状动脉血流储备分数(FFR),以无创的方式进行冠心病诊断。

2014年,HeartFlow的FFRct获FDA批准上市,目前其已是估值达15亿美元的独角兽。HeartFlow的成功,催生了一批研发CT-FFR的企业。在中国,科亚医疗的CT-FFR产品深脉分数(DV FFR)便拿下了国内首张AI+医疗三类证。

目前,HeartFlow的FFRct需耗费数小时医生才可收到分析报告,而深脉分数大大缩短了这一时间,只需5到10分钟。CT-FFR的应用场景主要是做好“守门人”,即辅助医生判断患者是否需要进行进一步的冠脉造影筛查,减少不必要的侵入式冠脉造影检查。但CT-FFR检查也存在其短板,如患有严重心率补齐或冠状动脉钙化过多的患者都会影响到诊断结果。

AI+QFR,推动精准医疗

而在CT-FFR之外,博动医学首席科学家、上海交通大学教授涂圣贤则研发了另一种计算FFR的方法——QFR技术(定量血流分数)。

在HeartFlow的FFRct获批的同一年,涂圣贤首次提出QFR原型技术,并将理论研究发表在介入学全球顶级期刊《JACC介入子刊》上,引发行业关注。随后,其团队与博动医学合作,进行成果转化。涂圣贤告诉亿欧大健康:“事实上,技术的研究从2008年便已启动,到第一代QFR产品研制出来时,已是2016年。”

2018年,技术成果转化落地,博动医学的QFR定量血流分数检测仪获批上市,成为首个获国家药监局批准上市的国产FFR产品。据博动医学介绍,QFR与CT-FFR的不同主要在于数据来源。相较于CT-FFR是利用CT造影,QFR的原理是通过冠脉造影三维重建技术和血液动力学系统,并融入人工智能血流定量,从而精确分析狭窄冠脉血管的功能学指标,以及精确评估冠脉生理功能指标。

葛均波在论坛上指出,新的评价指标QFR技术,尤其对于狭窄率40%～70%的临界病变,能够直接为患者心肌缺血提供客观定量的指标,评估是否该进行介入治疗。在此之前,医生对于冠脉造影诊断吼血管狭窄50%～70%的患者,时常要面临两难选择——如果介入干预,有三分之二会过度治疗;而如果只采用药物治疗,则会有三分之一的患者可能错失介入治疗的机会。

2016年起,博动医学开始在原来的QFR定量血流分数检测仪进行迭代升级,试图通过AI赋能,让该系统在无需任何耗材和血管扩张药物的情况下便可进行FFR计算,且具备冠脉功能学精准诊断和PCI手术导航功能。

具体而言,在临床应用场景中,患者无需再进行有创导丝检查,只需一幅造影,1分钟以内医生便可以获得报告,诊断患者是否需要安装支架。而针对支架术后不良反应的预估,博动医学还在该系统中纳入了参数值Residual QFR,据其研发人员介绍,如果该数据显示大于0．89,意味着患者术后的不良反应很少。

据悉,QFR技术已经在全球完成了2万多例临床验证,是全球唯一完成大型随机对照临床试验(RCT)的无导丝FFR技术。2018年,博动医学的QFR系列产品开始进行商业落地,目前覆盖了200多家医院,且已经进入部分省份的收费目录,医院可以向患者收取诊疗费,为3800元/次。

伴随着QFR在国内逐步落地,该技术目前也被写入欧洲心脏病学会介入医生官方培训教材和日本急性心肌梗死介入治疗专家共识,开始在海外得到推广应用。据博动医学介绍,目前其QFR一代产品已经在欧美获批上市,在一百多家家医院装机使用。其预计2021年年底,该产品也会在日本批准上市。

当下,基于QFR技术,博动医学已经布局了两款产品,分别为QFR产品和CT-QFR产品。另外,博动医学还联合涂圣贤研发团队首创了全球首个腔内影像的计算FFR产品:基于血管内超声(IVUS)影像计算的FFR(UFR)产品和基于光学相干断层成像(OCT)影像的(OFR)产品。涂圣贤透露,博动医学已有三款产品进入国家药监局创新医疗器械特别审批通道。

目前,博动医学对自己的定位仍是一家专注于心脏影像的企业,应用场景聚焦在冠脉领域。但博动医学也表示,同样都是针对血管来分析,脑血管和外周血管亦是可以拓展的领域。但由于应用场景不同,计算模型也不一致,拓展会是一个较为漫长的过程。

去年11月,博动医学刚刚完成B轮数亿元战略融资,由上海科技创业投资进行战略注资,高瓴创投领投,原股东博行资本跟投。

作者:林怡龄