中国国际医疗器械设计与制造技术展览会(Medtec China)2018

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2018年 9月26日-28日 | 上海世博展览馆

GE联手Arterys:首次将心脏MRI带入4D智能云端时代

2017-01-18

心血管磁共振成像 (CMR), 俗称心脏MRI,在诊断心脏疾病方面起着至关重要的作用。这项技术,也经历了从2D到3D的发展。目前,有两家公司联合起来想要颠覆现有的心脏MRI,将3D的MRI引入新的时间维度,使其MRI扩展为4D,不仅能够全方位地展示心脏结构,还能够显示血液流动的速度、方向以及流量。这两家公司,一家是巨头公司通用电气旗下的GE医疗,另外一家是旧金山初创公司Arterys。

作为市场的引导者之一,GE医疗发现现有MRI扫描仪存在一些限制。比如,一个病人出现心脏病的症状(非紧急症状),医生怀疑是由病人的心脏瓣膜磨损或者畸形引起的。正常的状态下,心脏跳动会推动血液从一个腔室流到下一个腔室,此时瓣膜应该及时关闭,防止血液回流。之后瓣膜重新打开,让未来的血液顺利通过。

利用现有的成像技术如超声心动图、心脏MRI检查可以帮助医生了解患者心脏情况、瓣膜情况。在这个过程中,医生竭尽全力地指导MRI技师拍摄一张张2D的心脏影像,想要从判断到底是哪里出了问题。这个过程可能非常长,45分钟到60分钟不等,病人不但会变得很紧张,而且可能会被要求保持镇静和反复地屏住呼吸。尽管最后拍出了一张还过得去的影像,但现有技术存在一个很大的缺陷:它很难告诉医生患者的心脏瓣膜是如何泄露血液的。这意味着医生必须做出一个困难的抉择:要么让患者进行侵入性心脏手术,不但成本高而且风险很大;要么服用药物管理病情,但如果真实情况很严重的话会错失最佳的治疗时间。

为此,针对现有的MRI扫描仪的局限性,GE医疗和斯坦福大学合作,经过五年时间的研发,推出了创新的成像技术ViosWorks,它可以从7个维度呈现心脏:包括3个空间维度,1个时间维度,3个速度维度。

「ViosWork操作非常简单,」 GE医疗MRI部门的全球市场营销总监Ioannis Panagiotelis说,「它可以将传统MRI检查时间由45分钟到60分钟缩短到10分钟以内,并且在检查过程中患者可以自由呼吸,不需要像以前一样小心翼翼地呼吸。总之,它将使人们更加快捷普遍地进行心脏MRI检查。」 此外,传统的磁共振成像都是呈现在一张薄片上的,而ViosWorks却能以视频的方式呈现整个胸腔内部的实时状况,包括血流量,心室收缩,以及急性出血点和疤痕等。

图像呈现维度的增加,伴随着数据量的大大增大,而这意味着心脏MRI需要创新的影像分析方法,这也是GE医疗推出革命性的ViosWork后选择和旧金山初创公司Arterys合作的原因。2016年3月份,Arterys获得GE超过1200万美元的A轮融资,并且获得了GE医疗的许可证,可以接入ViosWorks心脏MRI系统。

ViosWorks心脏MRI系统所带来的更加丰富的数据维度意味着传统展现影像的方式已经过时了,为此,Arterys开发出了新的影像呈现方式——4D Flow。

▲可以从任何的角度观察

4D Flow不仅能够呈现整个心血管以及心脏的结构,从任意角度都可以观察心脏,此外因为它加入了第四个维度时间,因此它还能够展示随着时间推移血液流动的方向和流量。

为了将庞大的原始数据转化为医生可以直观观察的图像,Arterys将原本用于3D动画制作的技术运用到MRI影像中。但数据量的庞大对计算能力要求非常高,因此,Arterys一开始使用亚马逊的云计算服务。

「2012年,当我们刚刚开始合作的时候,亚马逊刚刚在公共云计算推出了GPUs服务(3D图像制作必不可少的)」 Axerio-Cilies说,他是Arterys的联合创始人,这为GE医疗的下一代心脏磁共振成像打开了一扇门。Arterys利用亚马逊的云计算服务分析来自MRI扫描仪的数据,「短短几年内这之间的联系让我们原本的设想成真了。」

「这是云计算技术在临床应用上的第一个突破性应用」 Arterys的首席执行官和联合创始人Fabien Beckers说。GE医疗的首席执行官Eric Stahre认为,此举标志着GE医疗是首个将MRI数据转向云端处理的厂商。

GE医疗的首席执行官John Flannery预测到2020年,医疗设备的数据流量将增加50倍。为了处理这种数据增长,GE医疗去年年底宣布成立GE医疗云,一个基于Web的数据处理和处理协作平台,它可以连接到超过一百万的成像设备。该公司正在邀请3D医疗成像开发人员在平台内工作。

因此,Viosworks扫描的数据处理最终将从亚马逊的服务器转移到GE健康云。这种「4D Flow」系统可以捕捉5GB的数据,而传统的MRI扫描仪只能获得100M的数据。

同时,Arterys还开发了一款保护患者隐私的软件,在上传到云服务器之前,会从扫描仪的原始文件中剥离他们的个人识别信息。

目前,Viosworks还没有正式进入市场,仅用于斯坦福和其他九个医学研究中心。Arterys也将在2017年实现商业化。2017年1月份,Arterys的基于云计算、深度学习的影像分析系统获得了FDA批准,这也是FDA批准的首个基于云计算和深度学习的4D影像分析系统。引入深度学习功能后,Arterys称可以在10分钟以内的时间自动生成临床报告,并且可以在报告中添加4D Flow的视频截图,同步到PACS中。

德国工业巨头西门子,是GE医疗在MRI扫描仪的一个主要竞争对手。目前还没有推出4D的MRI系统,但西门子的发言人称其在研发中。对于Viosworks和Arterys面对的下一步挑战就是:如何说服医院和医生使用。针对Viosworks的价格,GE医疗没有给出明确的信息,但GE医疗的首席执行官Eric Stahre称:「我们正在努力将它提供给世界各地的病人们。」

GE医疗认为,保险公司对传统MRI检查会付固定的费用,即使有些患者的检查时间要比别人长得多。而采用Viosworks将大大缩短MRI扫描仪的设置时间和扫描时间,因此医院一天之内可以检查更多的病人。并且医生不需要花费大量的时间指导MRI技师来拍摄一张合格的影像图片,并且也不需要花费时间计算血液流量,而这些都可以由Arterys完成。

同时,GE医疗和Arterys希望在大量、匿名的MRI扫描和分析的基础上引入机器学习,进一步基于医疗影像的图像特征预测心脏病,辅助医生做出更加准确的判断。

此外,心脏MRI仅仅是第一步,Viosworks将扩展到其他领域,「我们仅仅进入了一个层面」 Stahre说。

来源:奇点网