9月，数坤科技与首都医科大学宣武医院卢洁教授团队合作，在全球顶刊——Nature子刊《Nature Communications》（IF = 12.121）在线发表了题为《Rapid vessel segmentation and reconstruction of head and neck CTA using 3D convolutional neural network》的研究论文。

卒中 AI 研究成果，临床价值巨大获全球顶刊认可

卒中，俗称中风。“一人中风，全家受累。”

《The Lancet》最新报道，我国每年新发脑血管病患者高达200多万，其中约80%为缺血性卒中，我国每５位因病死亡者中至少有１人死于卒中。

“时间就是大脑”。医院和AI科学家团队一直在探索采用影像 AI 技术，提升诊疗水平。

9月，数坤科技与首都医科大学宣武医院卢洁教授团队合作，开展人工智能在头颈CTA血管重建的应用价值研究，研究成果《Rapid vessel segmentation and reconstruction of head and neck CTA using 3D convolutional neural network》，在 Nature子刊《Nature Communications》在线发表，IF = 12.121。论文通讯作者为卢洁教授，第一作者为傅璠。

该研究首次利用3D卷积神经网络设计开发一个可实现头颈CTA血管分割的后处理系统，自动完成头颈CTA血管重建，通过人工智能（AI）自动去骨，在提高精准度的同时，避免二次扫描，降低患者辐射剂量。

这是目前国内首个针对头颈血管分割提取的大规模研究，研究结果不仅体现了卷积神经网络在医学图像后处理的应用优势，更反映了 AI 在临床的应用价值和潜力。

此项研究将目光聚焦于“AI技术+临床需求”的结合，为我国乃至全球近亿脑血管病患者的诊疗服务提升，开启了优化空间。其巨大的临床价值也得到 Nature 杂志认可，真正推动了 AI 技术扎根临床、服务临床。

AI为临床“抢时间"、“树规范”

头颈 CTA 影像检查，是缺血性卒中、动脉瘤、烟雾病等脑血管疾病的常规检查项目，要求影像科7天*24h 提供检查。而脑血管 CTA 检查手动后处理耗时长，人工评估项目多，可重复性差等诸多问题，成为临床诊治的瓶颈。

作为以治疗心脑血管疾患为主要特色的、大型三级甲等综合医院，宣武医院仍面临头颈CTA 后处理时间长、患者预约爆满的压力。

“人工智能技术最终要真正解决临床问题，发挥价值。” 数坤科技CEO马春娥介绍。在脑血管疾病救治方面，能不能快速准确完成后处理重建，能否满足不同疾病的诊断需求，鲁棒性是否强健，都一定程度上决定了 AI 技术能否真正落地。

本次研究开展了相关探索。

研究纳入多中心共18766例行头颈CTA检查的患者进行模型构建，相当于“投喂” AI 千万幅头颈影像。

图像质量来看，AI 在独立测试集重建准确率为93.1%，与手动重建相比，AI 重建VR图像的血管边界更光滑、最大密度投影重建（MIP）图像的去骨效果更佳。

AI重建和手动重建图像质量的比较。第一列可见AI 重建图像血管管壁更加光滑，分支显示更远；第二列可见手动去骨受扫描的影响较大，g图可见血管周围大量骨残留影响其观察，对同一病例AI通过增强扫描完成去骨，去骨效果良好，同时避免进行二次扫描。

在效率提升上，AI 的表现优异：2019年7月-11月该系统在宣武医院使用，该系统将图像的平均后处理时间由14.22±3.64min减至4.94±0.36min，时间缩短3倍以上；技师点击操作次数由115.87±25.9下减至4下。使用5个月之后，后处理医生也从3人缩减至1人。

患者受益方面，传统头颈 CTA 检查，通过手动减影去骨的方式获得血管影像。流程繁复，患者还必须接受2次扫描；而 AI 技术只要求患者完成一次扫描。患者身心压力减小。

病例样本覆盖了目前市面上常见的 CT 扫描设备（GPST）；针对神经系统疾病，包括动脉粥样硬化、脑血管疾病、动脉瘤、烟雾病、介入治疗、血管畸形等应用场景，AI 重建的表现与人类医生没有显著差别。

“对于病情危急的急性脑卒中患者而言，AI 节约出的时间，或许是生命的绿灯。这个价值是巨大和切实的。” 数坤科技CEO马春娥介绍。

“满足不同设备、疾病的需求，意味着 AI 跳出了解决临床部分问题的桎梏，符合临床的实际需求，能真正成为医生的‘左右手’。”

对于科室而言，结果也展现出 AI 对科室效率的提升及管理的优化，也为今后的医患互动及科研开启了想象空间。“节约出的人力和时间可以和患者互动，更多了解情况；或者聚焦科研，疑难病例的诊断等。这也是人类医生真正价值的存在。”

自主原创“数坤 NET”神经网络技术全球领先

头颈血管走形迂曲且与颅骨关系密切，完成血管完整准确的分割，一直是业界难题。

本研究利用基于生理解剖结构分区的3D神经卷积网络，分别对主动脉弓、颈动脉及颅内动脉进行精准分割提取，结合连通性生长预测网络（CGPM），完成头颈CTA血管重建。

数坤科技在血管分割领域，一直走在全球前列。在设计神经网络模型时，数坤与宣武医院团队紧密互动，充分考虑 CT 影像的三维特性和人体的组织器官特征，提出了将颈部和颅内血管特征放大，再通过自主设计的的训练过程，完成血管精确提取的解决方案，网络的鲁棒性在此期间不断增强。

CerebralDoc系统的骨分割和血管分割流程图。a: 3D ResU-Net结构单元实现头颈CTA中骨和血管的自动分割；b: 全系统流程图，ResU-Net 1和ResU-Net 2用于实现骨分割，ResU-Net 3 实现血管分割，最后CGPM生长网络用于血管断裂处的连接，完成图像后处理。

“相比较前几代网络，新的神经网络在对颅内细小血管的追踪，排除骨、静脉等干扰上又有突破。这样的深度学习网络设计、训练方式，均自主原创、独一无二。”数坤科技CEO 马春娥介绍。

这意味着，不仅在小规模数据集中表现优异，在大规模的临床应用中，也足以应对。基于数坤网络的头颈CTA人工智能辅助诊断系统已经规模应用于100+家医院临床中。

“我们也在不断完善数坤网络，以临床需求为导向不断迭代和优化数坤AI。”

很高兴与数坤科技共同取得的科研成果，被全球权威期刊收录。该研究报道充分反映了人工智能后处理重建系统在临床的应用价值和潜力，也开启了AI与临床结合的科研方向。AI与临床紧密协作，才能发挥技术最大的价值，赋能医院，服务患者。

宣武医院将与数坤科技，持续开展更多对临床有意义的科研合作。

人工智能是当前人类最为重要的技术变革。全球竞争日趋激烈，以数坤为代表的 AI 创新公司，正通过核心技术优势、广泛的临床落地、紧密的医工协作，推动全球医疗AI行业发展