美敦力将人工智能纳入心血管目标

导读

当前，海外医疗技术公司正在迅速将人工智能融入不同医学领域，以此提高多个专业领域的准确性和可访问性。例如，内窥镜领域，AI现在被用于增强结肠镜检查期间实时检测息肉的能力；糖尿病领域，AI帮助消除糖尿病管理中校准连续血糖监测器的手指刺破；骨科领域，AI技术辅助优化脊柱手术规划中的螺钉排列；而在心血管领域，AI应用领域更为广泛，从影像和心电图到遗传学和患者监测。因此，医疗巨头美敦力在内窥镜与心血管领域深度布局AI，是致力于通过AI技术支持早期疾病检测和治疗的设备制造商之一。

美敦力将用于检测异常心律的AI算法集成到其可插入式心脏监护仪(ICM)中，以此来减少美敦力可植入心脏监护仪的假阳性结果，从而节省临床医生的时间。这些微型设备(最新版本的尺寸约为三A电池的三分之一)被植入患者胸部皮下，以帮助诊断心房颤动(AFib)等异常心律。

去年，FDA已批准通过云端更新，将AccuRhythm AI算法应用于Reveal LINQ™ ICM，即LINQ II ICM的前身。美敦力预计AccuRhythm人工智能算法将使Reveal LINQ减少约89.5%的房颤错误警报和80.2%的暂停错误警报，同时使真实警报的保留率分别达到98.2%和99.9%。自2014年以来，医疗机构已使用Reveal LINQ ICM为全球超过75万名患者提供护理。

近几年来，全球ICM应用更是进入快速发展阶段，年植入量逐年升高，2019年全球约植入41万多例；以美国为例，ICM年植入量约为31万多例，每日约植入800余例；自2015年国内首例ICM植入以来，植入数量累计仅千余例，远远落后于欧美国家。其中，61%-90%应用于不明原因晕厥的诊断，而在脑卒中和房颤等其他相关领域的应用则刚刚起步，而且经研究发现ICM指导下的起搏器植入可以减少57%患者的晕厥再发作。国内目前应用最广泛的ICM设备为美敦力的Reveal LinQTM，体积仅1.2cm³，记录时间达59分钟，可连续工作3年，兼容1.5T和3.0T磁共振（MRI）检查。以上来源于《植入型心电监测仪临床应用2020年中国专家共识》

美敦力心血管诊断和服务负责人Stacey Churchwell

『1』、美敦力是如何克服开发AI时固有的一些挑战的，例如算法中可能反映偏见的差异？

关于AccuRhythm AI，我们利用大型全球数据存储库进行训练和验证，不仅包括标准心电图，还包括罕见和极端情况，帮助我们减轻偏见并确保AI在市场部署时的行为适当。我们采取积极措施开发额外的数据排列，以解释不同人群中观察到的常见差异。

为防止人工智能重新学习不良习惯或偏见，我们的科学家一旦对其表现感到满意，就会锁定其训练。在推出算法之前，我们通过人类裁判严格验证了人工智能的决策，以确保其决策与人类决策一致。

『2』、将AI纳入ICM的目标是什么？

我们从改进设备的特异性开始，这样我们就可以消除可能给诊所带来负担的误报或错误警报。ICM会查找任何异常情况，它的设计确实非常灵敏。它会查找看起来不正常的窦性心律，并标记出来。在引入AI之前，可能会漏掉一些可能与临床无关或不可操作的信息，这就需要护理团队仔细检查并查看这些警报，以确定和判断它们是否真实。我们在设备本身上采用了一些技术，但并不是很理想。

我们认为这是一个机会，而我们利用人工智能在云端实现它。当那些被视为心律失常的可疑信号传入时，这些信息会被发送到人工智能所在的云端，进入我们的CareLink网络和已经使用数百万个数据点进行训练的人工智能。

『3』、AI如何提高设备执行工作的能力？

我们已经做了26年，拥有大量数据。我们利用这些数据训练人工智能理解和寻找离散模式。AI会对这些信号进行判断，然后给出信号：“我非常有信心这是真的，我非常有信心这不是真的，或者它可能处于临界状态。”

当信息通过过滤器后，我们会立即消除那些错误警报，因此临床医生团队永远不会看到这些。我们总是会发送我们真的信号，但也可能会发送可疑信息，我们总是会把这些信息摆在临床医生面前，让他们做出最终判断。但由于AI非常出色，它能够出色地剔除大量噪音，否则在AI启动前，这个负担就会落在护理团队的身上，他们不得不试图弄清楚这些干扰信息。

『4』、人工智能表现如何？

我们对结果感到非常满意，临床医生告诉我们，这种方法确实有效。我们尽量将灵敏度保持在99%的范围内，这样我们就可以肯定地说，当我们称某事为AFib(心房颤动)时，它就是AFib。如果我们牺牲了灵敏度，您就不会错过那些本来可能会错过的事件。

我们看到，AccuRhythm AI 2.0(去年夏天推出了2.0版本)将AFib错误警报的减少率从74.1%提高到了88.2%，我们正在消除更多的错误数据。

『5』、基于云有什么好处？

一方面，我们可以充分利用云的计算能力，而不必增加设备本身的负担，因为那样会影响电池寿命。另一方面，我们可以影响和改进多年前植入的设备。当我们在云端拨动开关时，所有在运行的设备都会受益，无论是今天、两天前、两周前、两个月前还是两年前植入的设备，只要该设备仍处于运行状态，它就会受益于该AI，医院与医生压力将得到缓解。

『6』、人工智能下一步的研究重点在哪里？

我们认为我们的下一个前沿是预测，我们有机会做的事情之一就是证明Linq可以在促进心力衰竭管理方面发挥作用。

我们目前正在进行一项名为Alleviate-HF的大型临床试验，该试验正在探索这个问题，大约一年后我们将得到结果，这将为我们继续商业化利用人工智能进行预测的解决方案和算法开绿灯。然后我们可以提醒患者，患者可能会住院，这将给他们留足充分的时间采取行动并调整药物，但也许也可以让患者不住院，从而降低系统成本。

『7』、对于心脏病患者来说，什么时候使用插入式监护仪最好，什么时候使用可穿戴式监护仪最好？

可穿戴解决方案被视为第一步。动态心电图监测仪或外部贴片的使用时间通常为7天至30天，这些技术面临的一大障碍是患者依从性。对于症状不太频繁的患者，这些症状可能每两三个月甚至六个月发生一次，确实需要考虑更长期的治疗。ICM的优点在于它设置好后就不用管了。它可以全天候监测，您有长达数年的时间来查找您要查找的内容。

最近的一项研究“Stroke-AF”表明，如果仅监测30天，78%的AFib患者将被漏诊。我们毫无疑问知道30天是不够的，这就是为什么我们倾向于认为ICM是这些患者值得考虑的绝佳解决方案。

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