“AI+醫療”新進(jìn)展：用既往CT數據即可檢測骨密度

“您腰椎標紅部位的骨密度低于80mg/cm3，診斷為骨質(zhì)疏松。”這一提醒來(lái)自于中山大學(xué)孫逸仙紀念醫院研發(fā)的“人工智能+醫療”新系統。8月23日，醫院對外發(fā)布科研新進(jìn)展，該院骨外科教授丁悅和李春海團隊研發(fā)了新型同步自體模PL-QCT骨密度檢測系統（又稱(chēng)“Bone`s QCT”），無(wú)需患者單獨進(jìn)行CT檢查，可利用既往CT測量數據，以自身肌肉及脂肪組織作為校準參照，準確地對脊柱及髖部的骨骼密度進(jìn)行測算。目前，該系統已在全國20個(gè)省市落地，有望改善骨質(zhì)疏松癥臨床診斷工具效能不足，幫助更多骨質(zhì)疏松癥患者獲得準確便捷的篩查。

“沉默的流行病”發(fā)病率上升

骨質(zhì)疏松癥是一種常見(jiàn)的骨骼健康問(wèn)題，表現為骨骼密度降低、骨組織結構惡化、骨骼強度減弱和易于發(fā)生骨折，因其發(fā)展過(guò)程通常較為隱匿，常被喻為“沉默的流行病”。

隨著(zhù)人口老齡化趨勢加快，骨質(zhì)疏松癥的患病率顯著(zhù)增加，目前中國大約有9000萬(wàn)人受到骨質(zhì)疏松癥的影響，其中女性患者約占7000萬(wàn)。《原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥診療指南》（2022）顯示，預計到2035年，中國治療主要骨質(zhì)疏松性骨折（如腕部、椎體和髖部骨折）的醫療費用將攀升至1320億元；而到了2050年，這一費用預計將進(jìn)一步增加到1630億元。

因此，精準及時(shí)診斷骨質(zhì)疏松癥至關(guān)重要。

丁悅介紹，利用DXA（雙能X線(xiàn)吸收法）檢測患者骨密度是診斷骨質(zhì)疏松癥的金標準，但該項技術(shù)受限于二維平面測量的特性，容易受骨質(zhì)增生、血管鈣化等因素影響而產(chǎn)生誤差，且設備昂貴，國內醫院的持有率不足1%。

而且，QCT技術(shù)（定量CT技術(shù)，指在常規CT掃描的基礎上，通過(guò)軟件定量測量體積骨密度、肝臟脂肪、肌肉脂肪、體質(zhì)脂肪含量的技術(shù)）作為骨密度檢測手段越來(lái)越多地被應用于骨質(zhì)疏松癥患者的臨床評估中，但傳統的QCT技術(shù)依賴(lài)于體外模具的校準，需要配套的器具及軟件才可應用，因此其在臨床上的推廣非常受限，且其精準性能仍存在改善空間，國內相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)仍處于起步階段。

“人工智能+”賦能骨密度檢測

“一直以來(lái)，我們團隊都重視培育和發(fā)展以人工智能為重要引擎的新質(zhì)生產(chǎn)力，Bone`s QCT新型系統正是我們深度擁抱‘人工智能+’的生動(dòng)實(shí)踐。”丁悅介紹，患者不需要多次重復進(jìn)行CT檢查，只需將患者過(guò)去已完成的CT掃描數據導入系統，通過(guò)AI輔助圖像分析技術(shù)，自動(dòng)識別并利用患者自身的肌肉及脂肪組織作為校準參考，替代體外模具完成骨密度測算。

如何抓取利用既往CT數據呢？丁悅解釋?zhuān)骸皥F隊利用人工智能深度學(xué)習算法優(yōu)化軟件對人體各類(lèi)型組織的識別能力，以自動(dòng)化的感興趣區選取替代以往手動(dòng)選擇的做法，獲得準確且可重復的自體脂肪及肌肉參照，解決了自體模測量骨密度精準度不足的問(wèn)題，也使得利用既往CT數據開(kāi)展相關(guān)回顧性研究成為可能。”也正因如此，Bone`s QCT新型系統具備與傳統有體模QCT一致的骨密度測量準確度，再加上配備了自動(dòng)化的感興趣區選擇方式，使測量精確度顯著(zhù)提高，在骨質(zhì)疏松癥臨床診斷應用中具有巨大潛力。

丁悅表示，該系統不僅可以避免人工體外校準的誤差、提高日常診斷的準確性和效率，還能進(jìn)一步拓寬臨床應用場(chǎng)景，如骨松患者的術(shù)前風(fēng)險預測、手術(shù)策略規劃及術(shù)后療效評估等。這一系統也更適合應用到基層醫院為廣大群眾提供更為便捷的骨質(zhì)疏松機會(huì )性篩查，目前該產(chǎn)品已覆蓋近20省市。

院企合作成功上市

2022年2月5日，中山大學(xué)孫逸仙紀念醫院骨外科團隊的研究成果在國際期刊Journal Of Orthopaedic Translation發(fā)表，相關(guān)研究結果驗證了新型同步自體模QCT系統具備與傳統有體模QCT系統一致的骨密度測量準確度，且可達更高的精確度。

中山大學(xué)孫逸仙紀念醫院團隊在技術(shù)開(kāi)發(fā)、重難點(diǎn)技術(shù)問(wèn)題解決、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)具有優(yōu)勢，那如何更好地進(jìn)行院企合作呢？

丁悅提到，以該系統為例，醫院團隊在日常工作中發(fā)現骨質(zhì)疏松癥現存診斷效能不足的臨床痛點(diǎn)，積極與擁有創(chuàng )新研發(fā)能力的企業(yè)——呂維加教授團隊創(chuàng )立的博志生物科技公司溝通交流，從醫療需求的角度出發(fā)，提供研發(fā)及優(yōu)化的創(chuàng )意。企業(yè)則從利用理工科領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng )新，解決臨床需求，實(shí)現應用轉化。

此后，Bone`s QCT新型系統由中山大學(xué)孫逸仙紀念醫院骨外科牽頭，南方醫科大學(xué)第三附屬醫院及廣東省人民醫院參與，順利完成了多中心軟件注冊臨床試驗。該產(chǎn)品于2023年通過(guò)省藥監局質(zhì)檢獲二類(lèi)臨床醫療器械證，同年獲批上市。

基于上述研究成果及轉化路徑、應用場(chǎng)景等，丁悅教授及其團隊近日還在第十六屆上海國際骨科前沿技術(shù)與臨床轉化學(xué)術(shù)會(huì )議上斬獲首屆JOT骨科創(chuàng )新與臨床轉化成果獎銀獎。

南方+記者 卞德龍 通訊員 劉文琴 黃睿 劉卓劼

【作者】 卞德龍

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