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頸動(dòng)脈三維超聲成像系統(tǒng)

【痛點(diǎn)問題】最新全球疾病負(fù)擔(dān)研究顯示我國(guó)總體卒中終生發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)為39.9％，位居全球首位，這意味著中國(guó)人一生中每５個(gè)人約有２個(gè)人會(huì)罹患卒中。此外，卒中也是我國(guó)疾病所致壽命損失的第一位病因。每年新發(fā)卒中患者超過200萬，其中約70%的患者為缺血性中風(fēng)，而且發(fā)生率增長(zhǎng)迅速，遠(yuǎn)高于全球平均水平。對(duì)缺血性腦卒中的預(yù)防和治療已成為關(guān)系我國(guó)人民健康的世界性難題。缺血性腦卒中的主要病理基礎(chǔ)是動(dòng)脈粥樣硬化。醫(yī)學(xué)影像能夠直接、客觀地觀測(cè)到斑塊的幾何和紋理形態(tài)，相較于核磁共振和CT，超聲是一種無創(chuàng)、經(jīng)濟(jì)、快速和實(shí)時(shí)的成像技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于頸動(dòng)脈斑塊的篩查中。目前，國(guó)內(nèi)醫(yī)院超聲機(jī)是普遍存在的，而且多數(shù)都是二維的超聲，且現(xiàn)有研究多數(shù)是提取二維超聲圖像中的頸動(dòng)脈斑塊信息特征，只能部分反映投影直線上的特征，不具有空間信息，從而影響了腦卒中風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的準(zhǔn)確性；同時(shí)，我國(guó)基層卒中中心影像設(shè)備缺乏，無法進(jìn)行耗時(shí)長(zhǎng)、價(jià)格貴的CT灌注或MR成像，而且影像診斷從業(yè)人員經(jīng)驗(yàn)有限，缺乏決策能力。因此，通過頸動(dòng)脈三維超聲成像系統(tǒng)、結(jié)合人工智能和多模態(tài)影像學(xué)精準(zhǔn)輔助診斷，能夠更全面地反映頸動(dòng)脈斑塊的特性，對(duì)醫(yī)生預(yù)測(cè)腦血管事件風(fēng)險(xiǎn)意義重大。【成果介紹】面對(duì)我國(guó)大健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求，我們高標(biāo)準(zhǔn)謀劃、高位推動(dòng)。產(chǎn)品模塊主要包括：1）頸動(dòng)脈三維超聲成像設(shè)備及基于頸動(dòng)脈三維超聲AI影像卒中早期風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)；2）急性期內(nèi)基于臨床CT影像的卒中AI影像輔助診斷。本項(xiàng)目在二維超聲機(jī)的基礎(chǔ)上，開發(fā)用于頸動(dòng)脈成像的三維超聲機(jī)，實(shí)現(xiàn)探頭掃描機(jī)械設(shè)備等核心部件國(guó)產(chǎn)化；利用采集的序列圖像重建頸動(dòng)脈的三維模型，為醫(yī)生診斷提供更豐富的數(shù)據(jù)。該方案能有效地控制醫(yī)療成本，具有普適性，容易推廣，可用于頸動(dòng)脈粥樣硬化的普查，有效預(yù)防心腦血管事件的發(fā)生。同時(shí)，隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，將人工智能賦能三維超聲成像設(shè)備，實(shí)現(xiàn)三維超聲成像以及影像分析的智能化，將進(jìn)一步提高三維超聲成像設(shè)備的核心競(jìng)爭(zhēng)力，從而推動(dòng)我國(guó)超聲產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展。本項(xiàng)目建立基于人工智能和多模態(tài)影像學(xué)的缺血性卒中的精準(zhǔn)輔助診斷系統(tǒng)，輔助基層卒中中心醫(yī)生進(jìn)行卒中治療的精準(zhǔn)決策。目前我國(guó)對(duì)卒中采用的是分級(jí)診療體系，卒中中心收治卒中病人后，根據(jù)平掃或造影CT、臨床表現(xiàn)、以及發(fā)病時(shí)間確定是對(duì)其進(jìn)行溶栓治療，或是將病人轉(zhuǎn)移至具有血管內(nèi)取栓能力的省市級(jí)三甲醫(yī)院。在這個(gè)過程中卒中中心醫(yī)生需基于有限的CT影像數(shù)據(jù)作出快速、準(zhǔn)確的決策；而三甲醫(yī)院醫(yī)療資源緊張，無法全天候服務(wù)，一個(gè)準(zhǔn)確的輔助診斷工具將極大緩解三甲醫(yī)院資源壓力，并且大幅提高工作效率。本項(xiàng)目擬面對(duì)我國(guó)卒中分級(jí)診療體系中的痛點(diǎn)，基于病人前期頸動(dòng)脈三維超聲和臨床指標(biāo)建立中風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)早期預(yù)測(cè)模型，并結(jié)合人工智能和CT影像分析技術(shù)，進(jìn)行缺血性腦卒中早期預(yù)測(cè)與輔助診斷。【技術(shù)優(yōu)勢(shì)】產(chǎn)品的核心技術(shù)包括： 1）三維超聲成像系統(tǒng)探頭掃描機(jī)械結(jié)構(gòu)，超聲圖像三維重建軟件，基于深度學(xué)習(xí)的頸動(dòng)脈斑塊分割算法及軟件； 2）腦卒中AI影像風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)和診斷系統(tǒng)的相關(guān)核心算法，如平掃CT中的ASPECTS自動(dòng)評(píng)分算法、大血管栓塞自動(dòng)檢測(cè)算法、卒中梗死核心和半暗帶的自動(dòng)量化算法、基于頸動(dòng)脈斑塊三維超聲圖像的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型。主要優(yōu)勢(shì)： 1) 所有軟、硬件的核心算法或部件完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)； 2) 項(xiàng)目通過研究頸動(dòng)脈三維超聲成像系統(tǒng)產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于特異性與靈敏度高的頸動(dòng)脈斑塊篩查，而且操作簡(jiǎn)單便利，價(jià)格低廉，適于在社區(qū)醫(yī)院、鄉(xiāng)鎮(zhèn)醫(yī)院等醫(yī)院進(jìn)行大規(guī)模頸動(dòng)脈斑塊特征篩查； 3) 在系統(tǒng)的研究生產(chǎn)中，可實(shí)現(xiàn)探頭掃描機(jī)械設(shè)備等核心部件國(guó)產(chǎn)化，擺脫對(duì)外國(guó)器件的依賴性； 4) 建立三維頸動(dòng)脈斑塊超聲圖像庫(kù)及診斷規(guī)范，為相關(guān)類型儀器的研究和生產(chǎn)提供臨床圖像數(shù)據(jù)庫(kù)。頸動(dòng)脈三維超聲系統(tǒng)的研發(fā)與生產(chǎn)將為臨床提供國(guó)產(chǎn)化頸動(dòng)脈斑塊篩查設(shè)備，提高國(guó)產(chǎn)醫(yī)療器械的核心競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)我國(guó)超聲產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展，有效緩解“看病難、看病貴”問題，提高我國(guó)重大疾病的防治水平。【技術(shù)指標(biāo)】 1）三維頸動(dòng)脈斑塊超聲圖像分辨率<0.5mm,成像速度<1min; 2）開發(fā)一套基于人工智能和多模態(tài)影像學(xué)的缺血性腦卒中精確輔助診斷系統(tǒng)，能在5-10分鐘之內(nèi)提供決策支持，并能達(dá)到有2-3年經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)生的診斷精度。【技術(shù)成熟度】原理樣機(jī)/驗(yàn)證。【發(fā)展規(guī)劃】發(fā)展方向：5年內(nèi)仍將保持腦卒中智能影像風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)與診斷為主要產(chǎn)品方向。5年后，逐步向與超聲、CT成像系統(tǒng)等結(jié)合，實(shí)現(xiàn)軟、硬件一體化的智能診療設(shè)備，在心腦血管等臨床應(yīng)用領(lǐng)域，成為世界上具有壟斷優(yōu)勢(shì)的大型智能診斷以及成像設(shè)備制造商。發(fā)展戰(zhàn)略：成為一家技術(shù)壟斷型、啞鈴型（重技術(shù)和銷售），在影像智能分析領(lǐng)域處于國(guó)際領(lǐng)先地位的高科技企業(yè)。項(xiàng)目實(shí)施方案：（包括總的方案和年度計(jì)劃任務(wù)）

華中科技大學(xué) 2023-07-11

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