□本报记者 谢文博 吴刚
近日,天津市胸科医院党委书记郭志刚在由中国心胸血管麻醉学会主办的第二届国际医疗健康人工智能大会(天津)上发布了该院成功转化的科技成果——围手术期不良事件预警模型,该模型所具备的精准监测、高密度采集数据、智能分析、实时预警四大亮点可能会给心血管疾病的临床诊疗工作带来重大改变。记者就此对郭志刚进行了采访。
立足临床需求
健康报:请您结合医院的实际工作谈谈该如何看待医疗机构创新成果转化?
郭志刚:医学的进步离不开科技的发展,医疗机构诊疗能力的逐步提升也离不开数字化、信息化和智能化的全方位加持。11月4日,国家卫生健康委等5部门联合印发《关于促进和规范“人工智能﹢医疗卫生”应用发展的实施意见》,明确提出要坚持政府引导、多方参与、创新驱动、安全可控的原则,促进人工智能在医疗卫生领域的规范应用。《实施意见》还提出了8个方面24条具体要求,为人工智能在医疗卫生领域的应用发展指明了方向。
天津市胸科医院成立于1947年,是一家以治疗心肺疾病为主的专科医院,目前双院区总床位数为1500张,呼吸内科、呼吸外科、心脏内科、心脏外科为医院重点科室。医院始终坚持将临床与科研交融并举,稳定产出原创性、突破性成果;把临床疑难复杂疾病、威胁人民健康的重大疾病作为科研的重点方向;在诊疗方法上,坚持以临床为导向进行科学研究,并将科研成果转化为临床治疗能力与技术;同时积极与高校、企业合作,促进医疗技术的创新与转化。
以围手术期不良事件预警模型为例,基于北方心血管疾病发病率高的现实因素及相关临床应用场景,医院需对围手术期患者存在的危险因素作出预判,因此借助了人工智能相关工具研发出围手术期不良事件预警模型。2019年,医院与天津大学附属医院、天津大学药学院等科研团队合作申请了天津市科技计划重大项目——基于人工智能数据分析的非体外循环冠脉搭桥术围手术期不良事件预警方法及应用。2021年3月,项目正式进入研究筹备阶段;2021年6月,第一例患者入组;2021年9月,电子病例报告表创建并投入应用;2024年2月,最后一例受试者30天随访收官,数据整理完成。
数据驱动预警
健康报:这项预警模型具体是如何构建并投入应用的?它在临床上的实际表现如何?
郭志刚:在项目实施过程中,由模型对患者刚入院的各项信息进行广泛采集,包括年龄、吸烟史、脑卒中史,以及高血压、糖尿病、呼吸系统疾病、肾脏系统疾病信息等,根据相关病史,模型可精准测算出疾病风险因素的极限值,并在术中按照每秒1赫兹的高采集率对相关指标进行采集,直到患者术后脱离呼吸机(采集信息数量为20万个以上)。高密度的采集数据能够反映出患者每时每刻的身体变化,并能够预测患者接下来的几分钟甚至十几分钟内可能出现的所有并发症。
此外,团队将在项目实施过程中监测到的数据集汇集成专病数据库,联合天津大学及相关科技公司,建立数据大模型,将该模型投入到实际应用中,包括天津市卫生健康委科技项目“基于非体外循环冠状动脉搭桥术患者术后转归的围手术期非计划性低体温风险预测模型构建”,以及天津市科技局“医学﹢”专项基金项目“基于心血管手术患者术后转归的精准血液保护预测模型构建”等。
该项研究还衍生出了许多心脏疾病重症患者的血压保护方案,以及麻醉机器人、血压计等科研项目,这些项目研究成果能够供临床医生在手术中实时、准确掌握患者各项生命体征,并依据独特算法对患者的救治成功率、肾功能衰竭的发生概率等进行实时可量化的预估,最大程度上帮助临床医生发现患者疾病严重程度改变的端倪。当前,围手术期不良事件预警设备对神经系统及肾脏、心脏等重要脏器并发症发生率的预测精准度能够达到83%~95%。
独辟科研蹊径
健康报:这项研究为何选择非体外循环搭桥手术作为切入点?其背后的科学发现对于更广泛的危重症患者管理有何启示?
郭志刚:事实上,手术带来的许多脏器损伤均与低灌注状态密切相关,而心脏外科领域的非体外循环搭桥手术,为临床研究低灌注及其影响提供了一个独特且符合伦理的观察窗口。
在常规手术中,医疗团队会竭力维持患者血压等生命指征的稳定,一旦出现偏离会立即纠正。然而,非体外循环搭桥手术是唯一在伦理允许范围内可以主动改变患者循环状态的手术方式。手术过程中,外科医生需要搬动心脏以进行血管吻合,这一操作不可避免地会导致患者血压、心率及心脏节律的波动,从而可控地模拟出“低灌注”状态。
这种手术中模拟出的低灌注,其病理生理机制与临床危重患者(如创伤、感染性休克患者)所发生的低灌注在原理上基本一致。因此,通过研究手术患者在此过程中的体征数据,能够深刻揭示低灌注如何影响人体脏器功能,并预测患者远期的多器官预后情况,这对老年、长时间手术以及未手术的危重患者来说,具有相当程度上的借鉴意义。
健康报:请您谈谈医院在该项工作上的未来规划。
郭志刚:面对提升医疗安全和质量、老龄化和急危重症治疗需求增加、智能医疗技术持续发展的市场机遇,未来,医院计划在以下几个方面设立合作发展规划:一是可穿戴设备与智能穿戴系统,围术期不良事件预警设备或可结合可穿戴设备,为患者提供更加舒适的监测体验;二是跨领域整合与合作,比如推动医疗供应商、医院信息系统集成;三是提供定制化的监控和预警方案;四是或可将该模型逐步扩展到术前评估和术后恢复的多维度全面监控,形成全生命周期健康管理平台。