北大医院副院长李建平：用 AI 解决临床心肌缺血预测的难点、卡点和痛点

2024 年 6 月 14 日，第六届北京智源大会在中关村展示中心开幕，海内外的专家学者围绕人工智能关键技术路径和应用场景，展开了精彩演讲与尖峰对话。在「智慧医疗和生物系统：影像、功能与仿真」论坛上，北京大学第一医院副院长、心血管研究所所长、北京大学第一医院-智源联合实验室牵头人李建平教授以「临床心肌缺血预测手段及困难」为题，分享了 AI 在冠心病诊断以及临床心肌缺血预测等方面的全新探索与实践。

如李建平教授所言，「正是因为临床存在需求，我们才借助新技术，来解决难点、卡点和痛点。」目前，李教授团队已经利用 AI 技术在心肌缺血方面产出了多篇重磅论文，为冠心病病人的诊断与治疗提供了全新思路，并将目光从心脏拓宽至肾脏，有望让 AI 在临床医学方面发挥出更大的价值。

HyperAI 超神经在不违原意的前提下，对李建平教授的深度分享进行了整理汇总，以下是演讲实录。

今年已经是第六届北京智源大会，但我是第一次参加，作为一个心血管科医生，进入会场后我感到特别震撼。今天见到各个会场爆满、甚至有嘉宾是站着参会的情况，可以感受到大家迎接和拥抱新技术的热情与激情。其实，无论是北大医院，还是我们科室，很早就关注到了新技术的应用。借此机会，我也有幸和大家汇报一下自己的工作。

我的演讲主题为「临床心肌缺血预测手段及困难」。可以看得出来，正是因为临床存在需求，我们才借助新技术，来解决难点、卡点和痛点。

稳定型冠心病临床诊断意义重大但困难重重

冠心病有两大类型，一类是稳定性冠心病，也叫慢性冠脉综合征；另一类是不稳定的，也叫急性冠脉综合征，其中最典型的例子就是急性心肌梗死，对于急性冠脉综合征，即使经过抢救也可能有不好的愈后，但稳定的冠心病病人的临床愈后相对较好。

从诊断上讲，即使最危重的急性冠脉综合征，包括急性心肌梗死和不稳定心绞痛，其临床诊断相对容易，治疗指征和预后判断相对清楚。而慢性冠脉综合征的病人在诊断和治疗上依然存在争议。目前，针对这类人群的诊断方法主要分为无创和有创两大类，如何选择更优诊断方法、检查方法，背后牵扯到很多问题。我们特别关注稳定心绞痛的病人，希望提升这类病人的诊断准确、干预准确和预后。

稳定型冠心病的主流无创诊断方法

在冠心病的治疗手段中，药物治疗是基础，随后的介入治疗属于微创手术。很多冠心病病人因为微创手术可以避免开胸做搭桥，这是治疗技术的一次革命性的改变。

尽管冠心病的诊疗路径清晰，但操作起来也有困难。目前，大量临床诊断的「冠心病」，其实做了很多没有必要的有创检查，尽管国内外有很多相关的指南建议，但医生之间的策略差异大，在实际操作过程中面临许多困难，这就亟需发展并推广针对稳定型冠心病的无创诊断方法。

欧洲对于临床稳定的冠心病病人诊断流程中，首先是判断症状是否典型。如果是典型的心绞痛症状，一般而言，医生即使不做任何检查，也有较高的把握判断其是否患病。这有点类似于中医大夫「望闻问切」的基本功。这个案例其实是诊前的可能性，即根据病人的症状判断病人后续患病的可能性有多大、下一步该做什么检查。

常规体检中一般都有一项检查叫做心电图，部分医生会根据心电图诊断患者有心肌缺血，这其实非常不科学。一般情况下，只有在诱发病人犯病的时候，心电图才可能发现问题，这种检查叫「运动实验」，就是在运动的时候做心电图。如果当患者的心肌氧耗量增加时，心电图出现明显的缺血性变化，一旦停止运动心电图又可以恢复，这个诊断可以有 80% 以上的把握度判断出患者是否存在问题。

通过 CT 造影的 CTA 也是一种无创技术，相当于给病人做穿刺动脉后进行冠状动脉造影，进而通过 CTA 查看血管是否有斑块、狭窄以及缺血症状。

此外，无创的检查方法还包括运动试验的负荷心电图、冠状动脉 CTA 、负荷的超声心动图、负荷核素心肌灌注显像等等，对于诊断或者排除病症可能性都有各自的准确性。

预测心肌缺血的新技术：功能学评估

冠状动脉远端连接和心肌细胞接触的微血管占到 90% 以上，CTA 或者冠状动脉造影看到的血管仅占比不到 10% 。这么庞大的血管床有非常好的调节能力，如果一边窄了，可能远端又会扩张，所导致的结果就是心肌细胞并没有缺血，这就容易造成不精准的评估，而不精准的治疗就可能造成治疗过度或者治疗不足。

因此，临床上对于稳定的冠心病病人，在评估介入治疗好还是药物治疗好的时候，往往很难得出最优的结果，这就和前面讲的临床个人经验完全不一样。

对于临床收治的病人，如果我们判断其应该做冠状动脉造影与支架治疗，会有很多病人在治疗中都明显获益，症状得到显著改善。但在临床研究方面，如果进行大样本随机对照研究就会发现，介入治疗并没有在优化药物治疗的基础上显示出太多优势，即使我们给病人放一个支架、两个支架，它能够进一步改善病人的情况、提升病人的生活质量，但在再发心梗、死亡等硬指标的改善方面并没有明显获益。

最根本的原因就在于，我们没有对病人的冠状动脉缺血做很好的功能学评估。

冠状动脉从粗到细，小的冠状动脉只有 100 微米以下，做冠状动脉造影的时候并看不到，但是这部分小的冠状动脉占到了绝大部分的比例。

因此，我们从冠状动脉上有了功能学指导下的治疗——FAME 系列的研究，通过一个压力导丝把压力感受器放到冠状动脉的狭窄处，比如在血管上有一个 70% 的狭窄，当我们把压力感受器放到病变远端后，微循环可以有调节功能，通过对微循环进行最大程度的扩张，暴露病变导致的血液在病变前后的压力阶差，如果压力阶差大，就提示它有缺血的状况。

心肌缺血功能学评估产研结合、硕果累累

过去，我们做了基于冠状动脉造影的 caFFR 。 caFFR 的好处是不需要压力导丝，通过算法就能把功能学计算出来。当然，CTFFR 能够更进一步，在还没有做造影的时候就算出 FFR 。

* 论文标题：Accuracy of computational pressure-fluid dynamics applied to coronary angiography to derive fractional flow reserve: FLASH FFR

* 论文链接：10.1093/cvr/cvz289

caFFR 是我们和企业合作，已经上市的产品，而且发表了很好的文章。
* 报道：https://www.leaderobot.com/news/2059

* 论文标题：Coronary Angiography-Derived Index of Microvascular Resistance
* 论文链接：10.3389/fphys.2020.605356

我们还获得了北京市的首发基金重点项目，主要就是评估基于心肌应变的 IMR 评价，IMR 就是做微循环阻力指数。

朱天刚教授是国内超声的专家，超声心动图是超声上面非常简便的数值，叫做「心肌应变」。心脏的搏动不是像气球一样吹起来和缩回来，而是在收缩的过程当中，有无数个心肌细胞在做非常复杂的力学的协调运动，会导致像拧毛巾一样运动的最有效的泵血。我们去测这样的心肌应变，也可以反映存在心肌缺血。

Left Ventricular Endocardium Automatic Tracing Software 是我们和佐治亚大学和清华大学的人工智能团队合作，基于自己的数据做的初步结果，当时研究设计的结果还不错，通过心肌应变达到了预测心肌缺血的比较理想的结果。

关于缺血，我们从心脏关注到了肾脏，肾动脉也有狭窄的问题，肾脏也有缺血的问题。我们发现确实有很多机会，也有很多挑战。我个人的感受是，这个领域需要跨学科的人才。虽然现在有了医工交叉融合，我们也和智源成立了人工心脏的联合实验室，但我们还是觉得临床医生在这个角度上参与的还是不足，我们希望能够和专业的人有更深入的合作，也更希望有这方面的人才可以加入我们医院。

关于李建平教授

李建平教授于 1992 年毕业于北京医科大学临床医学专业，1998 年获得北京大学第一医院心血管内科学博士学位，1999 年至 2003 年在哈佛大学做博士后工作。自 2003 年回国至今，李建平教授主要从事冠心病的介入诊疗工作，是中国心血管疾病介入诊疗培训项目冠心病介入导师，北京市心血管介入质量控制和改进中心专家委员会委员。

李建平教授主要从事冠心病介入治疗，开展高血压、冠心病等动脉粥样硬化疾病的相关临床和基础研究。在 H 型高血压与脑卒中一级预防、无创冠状动脉功能学评估、空气污染中细颗粒物与早期动脉粥样硬化机制研究等方面，结合我国人群特点开展研究，创新理论和实践，实现产业转化，做出突出贡献。

在科研领域，李建平教授在 JAMA 、 Cardiovascular Research 、 ATVB 等心血管顶尖杂志发表多篇学术论文，以第二完成人的身份荣获本领域研究奖励 4 项，包括 2011 年中华医学科技奖二等奖「降压联合降低血浆同型半胱氨酸水平预防国人卒中」、 2012 年华夏医学科技奖一等奖「H 型高血压脑卒中防治的转化医学研究」、 2016 年高等学校科学研究优秀成果奖科学技术进步奖一等奖「中国脑卒中高发成因和精准预防的研究与转化」、 2016 年国家科技进步二等奖「中国脑卒中精准预防策略的转化应用」。主持科技部重大专项以及国家自然基金、首发基金等多项研究项目。