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鵬城實驗室名家講堂專場《讓腦疾病的診斷如驗血報告一樣簡單》

發布:2019-12-23

人工智能時代,醫療如何借助“智能”走向“智慧”?這是科研和產業機構積極探索的話題。隨著中國人口老齡化加速、慢性病高速增長,加上我國醫療資源長期供需失衡、地域分配不均,人們對醫療人工智能的需求與日俱增。帕金森癥和阿爾茨海默癥等腦部疾病在我國的高發病率以及造成的社會負擔日益嚴峻,加上腦組織的復雜性和疾病機理尚未完全揭示,使得腦疾病的治療面臨巨大挑戰。

9月 1日下午,南山博士論壇在南山圖書館報告廳如期舉行。論壇邀請鵬城實驗室人工智能研究中心智慧醫療課題負責人、哈爾濱工業大學(深圳)副教授馬婷博士,從帕金森癥和阿爾茨海默癥等腦部疾病的視角,講解“如何通過人工智能技術的研究和落地讓腦部疾病的檢測像出具驗血報告一樣快速簡單并且精準”,探討人工智能技術如何切入醫療流程、提升醫療的精準度和效率,同時讓 AI 賦能的醫療對患者和健康管理更加人性化。

腦部疾病的危害不容忽視

馬婷表示,腦疾病對我們的影響要遠遠超過我們現在知道的其他疾病,甚至包括癌癥。癌癥會有一些病痛感,但是阿爾茨海默病連病痛感都沒有,不知不覺中就會讓人失去了很多功能,“從高級功能到最后的本能,很多都會喪失”。

據介紹,阿爾茨海默癥的病發原因是大腦里產生了神經元纖維纏結和淀粉樣蛋白這兩種壞物質,損傷了神經元,甚至讓神經元凋亡。當 淀 粉 樣 蛋 白 積 累 到 很 多時 , 就 會 使 神 經 元 快 速 凋亡,這樣一來,患上阿爾茨海默癥的幾率很高。還有一種很常見的老年神經疾病,名叫帕金森癥。其主要是行為的障礙,行動能力出現問題,同樣是一種很嚴重的病。

馬婷提到,我國現在老齡化非常嚴重,而這兩種疾病沒有得到有效的控制。預計到 2030年,我國會有全球57%的帕金森癥病人以及全球約 33%的阿爾茨海默癥病人。對于心臟、癌癥、心血管這些疾病,大家已經具備相關的常識。但是提到腦疾病 , 大 家 可 能 還 覺 得 很 遙遠。其實,腦部疾病是非常可怕的,95%的帕金森癥晚期病人會得抑郁癥。因為他們的生活質量很差,心理上難以承擔,不光是身體接受痛 苦 , 精 神 上 也 在 接 受 煎熬,所以 95%的患者會伴發抑郁癥。阿爾茨海默病則是因為認知出現問題,所以沒法做抑郁癥的檢查,但是阿爾茨海默癥病人的精神狀態也很差,甚至有焦躁、狂躁癥等。目前,這兩種病其實都沒有完全治愈的可能,最好的辦法就是早期篩查、早期干預。

臨 床 上 如 何 診 斷 腦 疾病?據馬婷在論壇中介紹,一是死亡之后做腦切片,二是抽取腦脊液。還有就是通過量表來診斷,但是完成全套阿爾茨海默病量表的問答需要 4 個小時,我國的醫療資源緊張,所以早期阿爾茨海默癥幾乎沒有辦法被篩查出來。還有一種方法是使用腦 影 像 , 通 過 給 大 腦 照 片子,來看大腦發生的一些變化。針對人腦的醫學影像,磁共振應該算是最好的一種設備,因為它對人體沒有傷害 。 磁 共 振 在 疾 病 的 檢 測上,已經被驗證為很有效的一 種 成 像 方 法 。 此 外 就 是PET——分子成像,能夠看到分子層面的變化,可以較早 地 看 到 神 經 變 化 。 但 是PET比較少見,深圳目前還沒有對市民開放 PET照相的設備。

“我們在嘗試用人工智能的手段來檢測人腦當中的一些變化,甚至是很細微的變化。”馬婷表示,人腦有著非常好的功能劃分的結構化組織。如果人腦被進行精細化的分割,就會形成人腦分析的坐標系。在這個坐標系里面深度挖掘的每一個信息,都可以在坐標系上成為一個特征,這樣就能夠把人腦作為人工智能對象來分析。目前能夠分割的腦區已經達到了 283 個,這也是全球最精細化的“全腦分割”。

“我們把所有的人工智能算法放到了一個云端,并且給它起了一個名字叫做 Brain Label ,對人腦自動去做標記。現在的人工智能都有個不可缺少的步驟叫人工標注。通過對每一個圖像信息進行編碼并且進行融合,生成新的編碼,并和大腦一一對應,這個就是神經指紋技術,也是我們研究人腦的理論框架。”馬婷在論壇中提到,“神經指紋里面有 283 個結構,對于每一個結構深度挖掘出來的信息構成深度的維度、多維的信息體。指紋也就是這種特征集合的信息體。這樣的神經指紋技術就能夠更好地幫我們定義阿爾茨海默癥指紋、帕金森癥指紋等。把這些指紋全部定義下來,對人腦的疾病篩查很可能真的像出具驗血報告那么簡單了。”

據悉,有一種帕金森癥的治療方法叫深度腦部刺激,即把一個電機放到關鍵的腦區,有效地刺激這個腦區,就能夠恢復對這個肢體的控制,這種治療方法叫 DBS。馬婷說:“我們希望將來把 Brain Label 技術開發到手術的現場,并且可以實時交互,這樣的話,專家在遠程就可以指導手術,看到整個手術的進程,實時監測手術。我們希望把人工智能和 5G 等信息技術結合起來,更好地為醫學臨床服務。”

馬婷表示,希望將來能夠把所有的算法放到云端,把它做成很多的應用模塊并開放給大家,像鵬城實驗室提出來的使命一樣,要“頂天立地”。頂天,就是技術一定要能夠做到國際一流。立地 ,就 是 所有的技術都能夠產生有效的社會服務,能夠為社會做貢獻。

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