發布日期：2017-01-18
心血管磁共振成像 (CMR)， 俗稱心臟MRI，在診斷心臟疾病方面起著至關重要的作用。這項技術，也經歷了從2D到3D的發展。目前，有兩家公司聯合起來想要顛覆現有的心臟MRI，將3D的MRI引入新的時間維度，使其MRI擴展為4D，不僅能夠全方位地展示心臟結構，還能夠顯示血液流動的速度、方向以及流量。這兩家公司，一家是巨頭公司通用電氣旗下的GE醫療，另外一家是舊金山初創公司Arterys。
作為市場的引導者之一，GE醫療發現現有MRI掃描儀存在一些限制。比如，一個病人出現心臟病的癥狀（非緊急癥狀），醫生懷疑是由病人的心臟瓣膜磨損或者畸形引起的。正常的狀態下，心臟跳動會推動血液從一個腔室流到下一個腔室，此時瓣膜應該及時關閉，防止血液回流。之后瓣膜重新打開，讓未來的血液順利通過。
利用現有的成像技術如超聲心動圖、心臟MRI檢查可以幫助醫生了解患者心臟情況、瓣膜情況。在這個過程中，醫生竭盡全力地指導MRI技師拍攝一張張2D的心臟影像，想要從判斷到底是哪里出了問題。這個過程可能非常長，45分鐘到60分鐘不等，病人不但會變得很緊張，而且可能會被要求保持鎮靜和反復地屏住呼吸。盡管最后拍出了一張還過得去的影像，但現有技術存在一個很大的缺陷：它很難告訴醫生患者的心臟瓣膜是如何泄露血液的。這意味著醫生必須做出一個困難的抉擇：要么讓患者進行侵入性心臟手術，不但成本高而且風險很大；要么服用藥物管理病情，但如果真實情況很嚴重的話會錯失最佳的治療時間。
為此，針對現有的MRI掃描儀的局限性，GE醫療和斯坦福大學合作，經過五年時間的研發，推出了創新的成像技術ViosWorks，它可以從7個維度呈現心臟：包括3個空間維度，1個時間維度，3個速度維度。
「ViosWork操作非常簡單，」 GE醫療MRI部門的全球市場營銷總監Ioannis Panagiotelis說，「它可以將傳統MRI檢查時間由45分鐘到60分鐘縮短到10分鐘以內，并且在檢查過程中患者可以自由呼吸，不需要像以前一樣小心翼翼地呼吸。總之，它將使人們更加快捷普遍地進行心臟MRI檢查。」 此外，傳統的磁共振成像都是呈現在一張薄片上的，而ViosWorks卻能以視頻的方式呈現整個胸腔內部的實時狀況，包括血流量，心室收縮，以及急性出血點和疤痕等。
圖像呈現維度的增加，伴隨著數據量的大大增大，而這意味著心臟MRI需要創新的影像分析方法，這也是GE醫療推出革命性的ViosWork后選擇和舊金山初創公司Arterys合作的原因。2016年3月份，Arterys獲得GE超過1200萬美元的A輪融資，并且獲得了GE醫療的許可證，可以接入ViosWorks心臟MRI系統。
ViosWorks心臟MRI系統所帶來的更加豐富的數據維度意味著傳統展現影像的方式已經過時了，為此，Arterys開發出了新的影像呈現方式——4D Flow。
▲可以從任何的角度觀察
4D Flow不僅能夠呈現整個心血管以及心臟的結構，從任意角度都可以觀察心臟，此外因為它加入了第四個維度時間，因此它還能夠展示隨著時間推移血液流動的方向和流量。
為了將龐大的原始數據轉化為醫生可以直觀觀察的圖像，Arterys將原本用于3D動畫制作的技術運用到MRI影像中。但數據量的龐大對計算能力要求非常高，因此，Arterys一開始使用亞馬遜的云計算服務。
「2012年，當我們剛剛開始合作的時候，亞馬遜剛剛在公共云計算推出了GPUs服務（3D圖像制作必不可少的）」 Axerio-Cilies說，他是Arterys的聯合創始人，這為GE醫療的下一代心臟磁共振成像打開了一扇門。Arterys利用亞馬遜的云計算服務分析來自MRI掃描儀的數據，「短短幾年內這之間的聯系讓我們原本的設想成真了。」
「這是云計算技術在臨床應用上的第一個突破性應用」 Arterys的首席執行官和聯合創始人Fabien Beckers說。GE醫療的首席執行官Eric Stahre認為，此舉標志著GE醫療是首個將MRI數據轉向云端處理的廠商。
GE醫療的首席執行官John Flannery預測到2020年，醫療設備的數據流量將增加50倍。為了處理這種數據增長，GE醫療去年年底宣布成立GE醫療云，一個基于Web的數據處理和處理協作平臺，它可以連接到超過一百萬的成像設備。該公司正在邀請3D醫療成像開發人員在平臺內工作。
因此，Viosworks掃描的數據處理最終將從亞馬遜的服務器轉移到GE健康云。這種「4D Flow」系統可以捕捉5GB的數據，而傳統的MRI掃描儀只能獲得100M的數據。
同時，Arterys還開發了一款保護患者隱私的軟件，在上傳到云服務器之前，會從掃描儀的原始文件中剝離他們的個人識別信息。
目前，Viosworks還沒有正式進入市場，僅用于斯坦福和其他九個醫學研究中心。Arterys也將在2017年實現商業化。2017年1月份，Arterys的基于云計算、深度學習的影像分析系統獲得了FDA批準，這也是FDA批準的首個基于云計算和深度學習的4D影像分析系統。引入深度學習功能后，Arterys稱可以在10分鐘以內的時間自動生成臨床報告，并且可以在報告中添加4D Flow的視頻截圖，同步到PACS中。
德國工業巨頭西門子，是GE醫療在MRI掃描儀的一個主要競爭對手。目前還沒有推出4D的MRI系統，但西門子的發言人稱其在研發中。對于Viosworks和Arterys面對的下一步挑戰就是：如何說服醫院和醫生使用。針對Viosworks的價格，GE醫療沒有給出明確的信息，但GE醫療的首席執行官Eric Stahre稱：「我們正在努力將它提供給世界各地的病人們。」
GE醫療認為，保險公司對傳統MRI檢查會付固定的費用，即使有些患者的檢查時間要比別人長得多。而采用Viosworks將大大縮短MRI掃描儀的設置時間和掃描時間，因此醫院一天之內可以檢查更多的病人。并且醫生不需要花費大量的時間指導MRI技師來拍攝一張合格的影像圖片，并且也不需要花費時間計算血液流量，而這些都可以由Arterys完成。
同時，GE醫療和Arterys希望在大量、匿名的MRI掃描和分析的基礎上引入機器學習，進一步基于醫療影像的圖像特征預測心臟病，輔助醫生做出更加準確的判斷。
此外，心臟MRI僅僅是第一步，Viosworks將擴展到其他領域，「我們僅僅進入了一個層面」 Stahre說。
參考資料：
【1】http：//www.prnewswire.com/news-releases/arterys-receives-FDA-clearance-for-the-first-zero-footprint-medical-imaging-analytics-cloud-software-with-deep-learning-for-cardiac-mri-300387880.html？tc=eml_cleartime#continue-jump
【2】http：//www.xconomy.com/san-francisco/2016/10/19/arterys-ge-healthcare-to-roll-out-next-gen-mri-scans-of-heart/3/
來源：奇點網
