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“AI+醫(yī)療”新成果!浙大醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院打造“全血管數(shù)字人”技術(shù)體系

發(fā)布時(shí)間:2025-10-24 來源:浙大二院公眾號(hào) 瀏覽量: 字號(hào):【加大】【減小】 手機(jī)上觀看

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在醫(yī)療科技浪潮奔涌向前的今天,人工智能正以不可阻擋之勢(shì),重塑醫(yī)療行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。其中,心腦血管疾病作為威脅人類健康的“頭號(hào)殺手”,其精準(zhǔn)防治一直是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重點(diǎn)與難點(diǎn)。


浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院在這一領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了突破性進(jìn)展——由中國科學(xué)院院士、浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院院長王建安領(lǐng)銜,依托經(jīng)血管植入器械全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,成功打造出“全血管數(shù)字人”技術(shù)體系。

這一創(chuàng)新技術(shù)借助AI的強(qiáng)大算力與數(shù)據(jù)分析能力,為全身泛血管疾病的精準(zhǔn)診治開辟了全新路徑,從疾病早篩、術(shù)前規(guī)劃,到術(shù)中指導(dǎo)、術(shù)后追蹤,構(gòu)建起了一條完整的智慧醫(yī)療閉環(huán)鏈?!爱?dāng)然,我們的‘全血管數(shù)字人’還不夠完美,‘AI+醫(yī)療’的探索始終在路上。”王建安院士表示。

“全血管數(shù)字人”不止是虛擬模型

更是精準(zhǔn)醫(yī)療的“智慧大腦”

提及“全血管數(shù)字人”,很多人會(huì)將其簡單理解為人體血管的虛擬影像。但它早已超越“模型”的范疇,成為輔助醫(yī)生開展精準(zhǔn)診療的“智慧大腦”。


全血管數(shù)字人并非憑空構(gòu)建,而是基于海量真實(shí)人體血管數(shù)據(jù),通過數(shù)字孿生技術(shù),1:1還原人體血管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的完整映射。這些數(shù)據(jù)涵蓋了不同年齡、性別、體質(zhì)人群的血管形態(tài)、血流動(dòng)力學(xué)特征、病變發(fā)展規(guī)律等多維度信息,經(jīng)過AI算法的深度學(xué)習(xí)與優(yōu)化,最終生成三維透明的動(dòng)態(tài)虛擬影像。醫(yī)生通過這個(gè)“數(shù)字替身”,可以不受生理結(jié)構(gòu)限制,從任意角度、任意層面觀察血管的細(xì)微變化,甚至能“穿透”血管壁,清晰地看到斑塊的性質(zhì)、位置以及對(duì)血流的影響,而這些都是傳統(tǒng)影像學(xué)檢查難以實(shí)現(xiàn)的。


更重要的是,“全血管數(shù)字人”具備強(qiáng)大的AI分析能力。它能捕捉到肉眼無法識(shí)別的病變特征,比如血管壁的早期硬化信號(hào)、血流速度的細(xì)微異常等,幫助醫(yī)生在疾病萌芽階段就能做出精準(zhǔn)判斷。同時(shí),結(jié)合過往海量的臨床病例數(shù)據(jù),AI還能為不同患者“量身定制”診療方案,并預(yù)判治療效果與潛在風(fēng)險(xiǎn),讓精準(zhǔn)醫(yī)療從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”真正轉(zhuǎn)向“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”。


這項(xiàng)技術(shù)尤其適用于疑難危重病例,對(duì)于復(fù)雜血管病變的手術(shù)方案制定、并發(fā)癥預(yù)測(cè)等難題,“全血管數(shù)字人”能憑借其動(dòng)態(tài)模擬與智能分析能力,為醫(yī)生提供關(guān)鍵決策支持,大幅提升診療的安全性與有效性。


心臟瓣膜病診療:

從早篩到手術(shù)規(guī)劃再到隨訪

“AI+數(shù)字人”全程護(hù)航

心臟瓣膜病是臨床常見的心血管疾病,傳統(tǒng)診療模式高度依賴醫(yī)生經(jīng)驗(yàn),從早期診斷到術(shù)后管理都存在諸多痛點(diǎn)。而“全血管數(shù)字人”的出現(xiàn),正逐步破解這些難題,為心臟瓣膜病患者帶來福音。


過去,醫(yī)生依靠心臟彩超、心電圖診斷心臟瓣膜病,對(duì)于早期輕癥患者,很容易出現(xiàn)漏診或誤診。如今,AI與“全血管數(shù)字人”的緊密結(jié)合,徹底改變了這一局面。AI能夠整合心電圖、胸部CT、X片等常規(guī)影像學(xué)數(shù)據(jù),對(duì)照“全血管數(shù)字人”中存儲(chǔ)的瓣膜病變特征庫,自動(dòng)識(shí)別高危患者。數(shù)據(jù)顯示,AI結(jié)合心電圖識(shí)別心臟瓣膜病高危人群的準(zhǔn)確率已達(dá)80%以上,若結(jié)合胸部CT或X片,準(zhǔn)確率更是提升至90%以上,為疾病早篩提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。


對(duì)于已確診的患者,“全血管數(shù)字人”在術(shù)前規(guī)劃階段發(fā)揮著不可替代的作用。AI會(huì)對(duì)患者心臟瓣膜及周邊血管結(jié)構(gòu)進(jìn)行智能分割,在數(shù)字模型中精準(zhǔn)標(biāo)記出瓣膜鈣化程度、瓣口狹窄范圍以及周邊重要血管、神經(jīng)的位置,構(gòu)建出完整的“手術(shù)地圖”。隨后,結(jié)合血流動(dòng)力學(xué)模擬技術(shù),AI能在“數(shù)字人”身上預(yù)演整個(gè)瓣膜植入過程,模擬不同尺寸瓣膜的放置效果,分析手術(shù)可能對(duì)血流產(chǎn)生的影響。


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圖注:AI能在“數(shù)字人”身上預(yù)演整個(gè)瓣膜植入過程,模擬不同尺寸瓣膜的放置效果


以前,一臺(tái)心臟瓣膜手術(shù)的術(shù)前評(píng)估,需要醫(yī)生手動(dòng)重建心臟CT影像,分析半小時(shí)到一個(gè)小時(shí)才能完成。在手術(shù)量龐大的三甲醫(yī)院,這無疑加重了醫(yī)生的工作負(fù)擔(dān)。而現(xiàn)在,AI通過“全血管數(shù)字人”進(jìn)行術(shù)前模擬,不僅能將評(píng)估時(shí)間大幅縮短,其方案模擬準(zhǔn)確率更是達(dá)到97%以上,與資深專家的判斷高度吻合。醫(yī)生只需根據(jù)AI提供的模擬結(jié)果,就能從多個(gè)備選方案中選出最適合患者的“最優(yōu)解”,讓手術(shù)規(guī)劃更精準(zhǔn)、更高效。


術(shù)后管理同樣是心臟瓣膜病診療的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。患者術(shù)后易出現(xiàn)心律失常等并發(fā)癥,傳統(tǒng)隨訪模式需要患者定期往返醫(yī)院復(fù)查,不僅耗時(shí)費(fèi)力,還可能因未能及時(shí)監(jiān)測(cè)到異常而延誤治療。對(duì)此,浙大二院心血管內(nèi)科推出了AI可穿戴監(jiān)測(cè)設(shè)備,與“全血管數(shù)字人”形成聯(lián)動(dòng)?;颊叱鲈汉笈宕髟O(shè)備,就能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)心率、心電圖等指標(biāo),數(shù)據(jù)會(huì)同步傳輸至“全血管數(shù)字人”系統(tǒng)。一旦出現(xiàn)異常,AI會(huì)立即發(fā)出預(yù)警,醫(yī)生可遠(yuǎn)程為患者進(jìn)行診斷,指導(dǎo)后續(xù)治療。


“曾有一位外省患者,術(shù)后出現(xiàn)胸悶癥狀,可穿戴設(shè)備監(jiān)測(cè)到其心電圖異常后,我們通過‘全血管數(shù)字人’系統(tǒng)遠(yuǎn)程分析,判斷可能是急性心肌梗死,立即建議他就近就醫(yī),最終成功挽救了他的生命?!闭愦蠖盒难軆?nèi)科朱齊豐副主任醫(yī)師介紹,此外,得益于居家監(jiān)測(cè)模式,約85%的患者術(shù)后無需長期住院,平均住院日顯著縮短,醫(yī)療資源也得到了更合理的利用。同時(shí),AI智能體還能結(jié)合“全血管數(shù)字人”中的患者病歷數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)解答術(shù)后患者的疑問,開啟了心臟瓣膜病術(shù)后隨訪管理的新模式。

冠心病診療革新:

無創(chuàng)評(píng)估替代有創(chuàng)評(píng)估

AI當(dāng)起“導(dǎo)管室守門人”

冠心病作為心腦血管疾病最常見的疾病之一,其診斷與治療一直面臨著較大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)診療中,冠脈CTA或冠脈造影雖能發(fā)現(xiàn)血管狹窄,但無法準(zhǔn)確評(píng)估心肌缺血,可能導(dǎo)致不必要的支架植入。而浙大二院提出的AI賦能的功能學(xué)技術(shù)指導(dǎo)的全流程精準(zhǔn)治療方案,借助“全血管數(shù)字人”技術(shù),成功破解了這一困境。


“冠心病精準(zhǔn)介入治療的核心問題是評(píng)估冠狀動(dòng)脈狹窄是否導(dǎo)致心肌缺血,繼而決定血運(yùn)重建與否,而并非所有狹窄都需要干預(yù)?!闭愦蠖撼?wù)副院長胡新央教授解釋道,“關(guān)鍵在于判斷狹窄是否影響了心肌血流,而CT-FFR(基于冠脈CTA的血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù))與QFR(基于冠脈造影的定量血流分?jǐn)?shù))可以通過無創(chuàng)的方式計(jì)算血流,從而判斷是否缺血。而‘全血管數(shù)字人’則是這類技術(shù)的核心載體?!?/span>


具體而言,醫(yī)生通過冠脈CTA或冠脈造影獲取患者血管影像后,AI會(huì)將數(shù)據(jù)導(dǎo)入“全血管數(shù)字人”系統(tǒng),自動(dòng)重建冠狀動(dòng)脈的三維虛擬模型。隨后,AI會(huì)模擬血液在冠狀動(dòng)脈中的流動(dòng)狀態(tài),計(jì)算出不同部位的血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)。正常情況下,數(shù)值為1.00;若數(shù)值小于0.80,說明狹窄已嚴(yán)重影響心肌血流,需要支架植入;若大于0.80,則提示病情較輕,可采取保守治療。


“CT-FFR就像‘導(dǎo)管室的守門人’,能精準(zhǔn)篩選出真正需要冠脈造影的患者?!焙卵虢淌诒硎?。跟傳統(tǒng)的冠脈CTA相比,這項(xiàng)技術(shù)可避免約26.2%不必要的冠脈造影檢查。以往完成一次CT-FFR分析需要一天左右,如今在AI與“全血管數(shù)字人”的助力下,10分鐘內(nèi)就能得出結(jié)果,效率大幅提升。


近期,由王建安院士、胡新央教授領(lǐng)銜的FLAVOURⅡ研究成果,在美國心臟病學(xué)會(huì)年會(huì)與《柳葉刀》雜志同步公布。該研究證實(shí),AI賦能的QFR技術(shù),在指導(dǎo)冠心病介入治療方面的臨床療效可媲美傳統(tǒng)血管內(nèi)超聲技術(shù),且僅需單一體位影像,1分鐘內(nèi)就能完成全流程分析,診斷效率實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。


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圖注:成果發(fā)表于國際醫(yī)學(xué)頂刊《柳葉刀(《The Lancet》)》雜志


不僅如此,此項(xiàng)技術(shù)還能在“全血管數(shù)字人”上模擬支架植入過程。AI會(huì)根據(jù)患者血管狹窄的位置、程度,模擬不同尺寸支架植入后的血流變化,幫助醫(yī)生選擇最合適的支架類型與植入位置。


“以前,醫(yī)生只能憑經(jīng)驗(yàn)判斷支架植入效果,而現(xiàn)在,通過‘?dāng)?shù)字人’的模擬,我們術(shù)前就能‘預(yù)見’手術(shù)效果?!闭愦蠖盒难軆?nèi)科張金龍醫(yī)生說。


統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,QFR技術(shù)與傳統(tǒng)的血管內(nèi)超聲技術(shù)相比可減少11.5%不必要的心臟支架植入,這項(xiàng)技術(shù)作為一種無創(chuàng)算法,既降低了患者接受有創(chuàng)操作的風(fēng)險(xiǎn),又節(jié)省了超聲導(dǎo)管、心臟支架等醫(yī)療資源,實(shí)現(xiàn)了醫(yī)療效益與患者利益的雙贏。

外周血管疾病診療:

動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)+體外模擬

AI預(yù)判風(fēng)險(xiǎn)、優(yōu)化方案

相較于心臟血管嚴(yán)重病變?nèi)缧募」K?,腦血管重癥腦卒中,大眾對(duì)外周血管的疾病了解相對(duì)較少,而實(shí)際情況是外周血管分布從顱底到足底、從動(dòng)脈到靜脈、從主動(dòng)脈到末梢血管,疾病范圍廣,病變類型復(fù)雜,尺度跨越大,病變廣泛而相對(duì)平緩,是應(yīng)用“全血管數(shù)字人”的適應(yīng)區(qū)域,在浙大二院全數(shù)字化體系建設(shè)推動(dòng)下,創(chuàng)新了多項(xiàng)創(chuàng)新的數(shù)字化技術(shù),建立了目前規(guī)模最大,數(shù)據(jù)量最豐富、數(shù)字化儲(chǔ)能最高的外周血管功能性數(shù)據(jù)庫,為人工智能賦能外周血管疾病診療提供了新的解決方案。


腹主動(dòng)脈瘤是外周血管疾病中發(fā)病率并不低的老年性血管疾病,主要由于動(dòng)脈硬化造成血管組織強(qiáng)度降低形成“吹氣球”一樣的擴(kuò)張,但早期很少出現(xiàn)癥狀,而一旦破裂,死亡率極高。目前臨床對(duì)腹主動(dòng)脈瘤手術(shù)指征的判斷基于RCT研究結(jié)果形成的臨床指南,形成以瘤體直徑、形態(tài)和連續(xù)擴(kuò)張速度為指標(biāo)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),但對(duì)于真實(shí)動(dòng)脈瘤破裂因素、破裂風(fēng)險(xiǎn)還處于未知狀態(tài)。借助于浙大二院正在逐步形成的全血管數(shù)字人,不僅可以監(jiān)測(cè)動(dòng)脈瘤直徑、形態(tài),更能準(zhǔn)確分析血管瘤壁彈性、硬度、強(qiáng)度等一系列物理數(shù)據(jù),可以把疾病狀態(tài)的動(dòng)脈瘤以近乎真實(shí)的體外仿真狀態(tài)提供給患者和醫(yī)生,從而更準(zhǔn)確判斷手術(shù)時(shí)機(jī)、預(yù)設(shè)手術(shù)方案,甚至于預(yù)測(cè)手術(shù)結(jié)果。


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圖注:瘤區(qū)血流動(dòng)力學(xué)分析,箭頭所指為AI分析出的該腹主動(dòng)脈瘤最容易破裂的點(diǎn)位


浙大二院血管外科主任陳兵講述了一例不可復(fù)制的破裂腹主動(dòng)脈瘤患者搶救的經(jīng)歷。一位60歲的男性患者,體檢時(shí)發(fā)現(xiàn)腹主動(dòng)脈瘤,直徑已達(dá)到9cm,需要手術(shù)治療。血管外科將患者收入院后,進(jìn)行了完善的術(shù)前準(zhǔn)備,特別是利用“全血管數(shù)字人”技術(shù)對(duì)動(dòng)脈瘤進(jìn)行了仿真分析,發(fā)現(xiàn)具有高破裂風(fēng)險(xiǎn),并預(yù)測(cè)了破裂的部位。然而患者因?yàn)槠渌蚓芙^手術(shù),醫(yī)生勸說無果只能看著患者出院。


然而3個(gè)月后,陳兵深夜接到急診電話,在看到患者名字時(shí),意識(shí)到就是這位患者。陳兵立即啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫調(diào)取患者的數(shù)字化信息,AI自動(dòng)形成初步手術(shù)預(yù)案,患者一刻不耽擱緊急經(jīng)過綠色通道進(jìn)入手術(shù)室。當(dāng)時(shí)患者已發(fā)生休克,處于死亡的邊緣。血管外科團(tuán)隊(duì)在AI全血管數(shù)字人技術(shù)加持下,以最快速度和最合適技術(shù)方案為患者實(shí)施了經(jīng)血管覆膜支架破裂腹主動(dòng)脈瘤隔絕手術(shù)。不到1小時(shí),手術(shù)結(jié)束,患者生命體征平穩(wěn)。而在回顧救治資料時(shí)發(fā)現(xiàn),患者腹主動(dòng)脈瘤破裂的區(qū)域,同AI預(yù)測(cè)完全一致。




泛血管疾病全程管理:

大數(shù)據(jù)+AI預(yù)警

構(gòu)建高?;颊叻雷o(hù)網(wǎng)

心腦血管疾病的防治,不僅要關(guān)注已發(fā)病患者的診療,更要重視高危人群的風(fēng)險(xiǎn)管控。浙大二院依托“全血管數(shù)字人”技術(shù),搭建起基于泛血管大數(shù)據(jù)的AI預(yù)警平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了對(duì)高血壓、高血脂、高血糖等基礎(chǔ)疾病患者的全程風(fēng)險(xiǎn)管理。


“這些基礎(chǔ)疾病是泛血管疾病的高危影響因素,若不及時(shí)干預(yù),很可能發(fā)展為冠心病、腦卒中等嚴(yán)重病癥。”浙大二院內(nèi)分泌科主任鄭超表示,而AI與“全血管數(shù)字人”的結(jié)合,讓風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警變得更精準(zhǔn)、更及時(shí)。


該平臺(tái)會(huì)自動(dòng)抓取患者的體檢數(shù)據(jù)、門診記錄、用藥情況等信息,結(jié)合“全血管數(shù)字人”中存儲(chǔ)的泛血管疾病風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型,按照ASCVD(動(dòng)脈粥樣硬化性心血管疾?。┓謱訕?biāo)準(zhǔn),對(duì)患者的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行自動(dòng)劃分。對(duì)于極高?;颊?,AI會(huì)立即將預(yù)警信息與診療建議發(fā)送給主管醫(yī)生,督促醫(yī)生重點(diǎn)關(guān)注該患者的病情變化。在治療結(jié)束后,AI還會(huì)開啟智能隨訪模式。


此外,所有患者的診療數(shù)據(jù)都會(huì)被納入專病隊(duì)列,為泛血管疾病大模型的訓(xùn)練與優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐,形成“預(yù)警-治療-隨訪-數(shù)據(jù)迭代”的閉環(huán)管理模式。


“這種數(shù)字療法不僅能為患者提供更精準(zhǔn)的醫(yī)療服務(wù),還能促進(jìn)醫(yī)療科技與AI的深度融合?!编嵆魅吾t(yī)師說。通過持續(xù)積累臨床數(shù)據(jù),“全血管數(shù)字人”的智能分析能力會(huì)不斷提升,未來將為更多泛血管疾病患者筑起一道堅(jiān)實(shí)的健康防護(hù)網(wǎng)。

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