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脑科学这个商业前景被严重低估的领域,AI如何助力其产业化

2020-04-29 11:10
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用药监测与预警成为AI+癫痫第二赛道

AI能够以其高效处理复杂数据的特点缓解癫痫初次诊疗的供需难题。让更多患者可以获得药物诊疗,但随之而来的是确诊后的神经药物常规治疗的耐药性困局。

临床困局1:耐药性困局

在癫痫的治疗中,各类癫痫药物治疗是主流治疗方式。癫痫病患在服药控制期间,需要不定期及定期接受常规脑电监测,以跟踪评估治疗效果及耐药性。

对全球5500万活跃性癫痫病患而言,长周期、持续的癫痫用药,会产生对特定癫痫药物产生耐药性。根据临床广泛统计与研究,临床上约30%的癫痫患者应用抗癫痫药物治疗后并不能完全控制癫痫的发作进展,其治疗难度较大,且症状持续时间相对较长,经影像学检查可见海马硬化等脑部病变,该部分耐药病患多数会成为难治性癫痫群体(难治性癫痫一般指,施用两种及以上抗癫痫类药物仍无法有效控制癫痫发作)。

临床困局2:癫痫看护与发作预测困局

大量癫痫病患的存在,给国家、社会、家庭,个体均带来了巨大的负担,特别是癫痫病患本身,因发作的突发和随机性,承受着巨大的心理压力,不少癫痫病患也因此丧失独立生活能力,部分癫痫病患融入社会的迫切心理,也让许多癫痫病患主观上隐匿患病史,更是给社会及家庭带来无限隐患。

产业价值及重要参与方:

全球主要生物医药企业,长期投入巨资研发期望形成可更替的,持续有效的新型癫痫药物。在药物研发领域,也出现了基因疗法,以及借助新的手段(如基因检测)判断癫痫原发类型,更加定向精准地解决和控制癫痫发作问题。

2019年2月,初创公司Arvelle Therapeutics获1.8亿美元A轮融资,推进抗癫痫基因治疗疗法的开发。

针对癫痫耐药性问题,除了开发新药、新疗法等治本解决方案,实现更好的癫痫看护和发作预测也是一种缓解问题的方式。

如何解决如此庞大癫痫群体有效看护和发作预测,避免癫痫个体置身危险境地,是全球科学界、医学界以及产业界努力希望解决的难题。

癫痫发作预警可以实现监测患者用药情况;识别癫痫发作模式的变化;量化癫痫发作数据。伴随EEG脑电监测设备的小型化和可穿戴化,能为癫痫发作提供哪怕30秒至1分钟的预警周期,也能帮助病患减少环境风险敞口。

此外,癫痫病患长周期有效监测,也能积累对该群体的健康评价指数,对部分轻症群体,原有保险无法覆盖的人群,也将借助该逻辑得到保险覆盖的扩展。目前处于病患看护与癫痫预警领域的创业项目包括:

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       相关产业与脑科学关联度:★★★☆☆

从切入脑科学研究的角度来看,癫痫的家中看护和预测发作用于脑科学研究还尚不成熟。

主要原因也是受制于脑功能神经科学领域对癫痫发作底层研究,仍未获得显著性突破,包括可穿戴设备的小型化与脑电监测算法无法兼顾,以及沿用原有EEG脑电需要对AI算法有效性有严格的验证,有赖于更多特征样本数据进行算法喂养。

尚未成熟的根本原因还在在于,我们尚未获得基于人脑的更为精细的“全脑介观神经联接图谱”,还没有解开EEG脑电特征与功能神经网络、癫痫发作之间的底层机制。只有在此之后,才能借助5G等高带宽、低延时的数据传输手段,利用更加强大的EEG脑电云平台的算力,实时完成癫痫病患端的快速监测与预判输出。

因该领域主要场景针对泛医疗以及家庭,关键数据的获取仍停留在病例病史上、人工干预诊断以及常规EEG脑电分析等运营类数据和浅层医疗数据,尚未涉足有利于脑科学重大突破的关键核心数据。

难治性癫痫,AI逐步缩小脑电未知

如果说在AI在此前两个环节的介入,扩大了癫痫患者获得精准诊疗的机会,扩大了癫痫患者的供给。那么对于难治性癫痫,AI的介入则是提升医疗机构和医生处理和应对巨大需求的能力。

临床困局1:药物常规治疗手段的失效

根据全球领域对难治性癫痫的简易定义,难治性癫痫(Intractableepilepsy)又称顽固性癫痫,指应用两种及两种以上适当的一线抗癫痫药物正规治疗且药物的血浓度在有效范围内,仍无法有效控制癫痫发作且影响日常生活。

该部分难治性癫痫病患群体不少因长期服药,伴随大脑核心功能区累进与不可逆的器质性病变,导致部分癫痫病患逐步发展形成颅内单处或多处,大脑单侧甚至双侧多局灶致痫区,使用两种及以上常规抗癫痫类药物已无法有效干预与控制致痫区异常脑电激发。

目前从全球范围来看,难治性癫痫占活跃性癫痫总人数的比例接近30%,在中国有近300万癫痫病患属于难治性癫痫范畴。同时每年新增新发确定约40万癫痫病患,这其中约有10万属于难治性癫痫类型。

与通过药物可有效控制癫痫发作的一般性癫痫而言,难治性癫痫对家庭、社会的危害更为巨大。如2019年深圳发生的5·16特大交通事故造成3死18伤惨痛悲剧,正是由服药期癫痫发作,难治性癫痫给包括该名癫痫病患在内四个家庭带来无法弥补的伤害。如何有效缓解癫痫发作,降低发作频次,成为众多临床手段关注的核心目标。

解决大量难治性癫痫病患诊断与治疗,成为摆在脑科学与临床界的一道必须攻破的难题。

临床困局2:难治性癫痫治疗手段有限

从难治性癫痫诊断与治疗方式来看,神经外科手术介入是目前推动的重点方向。

神外手术从解决难治性癫痫的根源出发,神经外科医生在切除致癫区之前,需要通过植入脑内电极,利用SEEG颅内立体定向技术明确大脑中的致癫区。然后决定是进一步采取包括手术切除、射频消融与激光毁损等直接毁损致痫灶的剔除手段,还是选择包括DBS、VNS、RNS等一系列神经调控技术在内的,作用于对应脑区主动干预癫痫致痫灶的异常放电的姑息性治疗方式。

自2000年起, SEEG在北美难治性癫痫治疗中推广并广泛应用。最新统计表明,SEEG已经成为最重要的颅内监测手段(占所有颅内监测的43.1%),作为该项技术发源国的法国,针对癫痫外科手术前置性手术的SEEG适用比例已经高达60%以上。中国目前SEEG手术的实施比例占难治性癫痫外科手术的比例,也从之前不足5%快速提升至目前的25%左右,与SEEG技术已成熟的欧美国家相比,仍然蕴含着巨大的增长空间。

作为全美最知名的梅奥医学中心(Mayo Clinic),自引入癫痫外科手术以来,癫痫中心数量从原有的14个增加至目前的94个,其中成人中心从2003年的14个增至2012年的66个,儿童中心从2003年的3个增至2012年的28个。从数据可以看出,癫痫外科手术治疗的有效性,极大的推动了癫痫中心的建设。

在中国,基于治疗目的的癫痫外科手术,也在过去5年得到飞速发展。根据中国抗癫痫协会一份数据表明,据不完全统计,全国癫痫外科手术量已从2015年4000台左右,增长至2018年近20000台,而作为实施癫痫外科手术至关重要的术前SEEG颅内深部电极监测技术,自2013年前后由国内著名神经科学术带头人之一的刘兴洲教授引入中国以来也广泛普及开来,从2014年的不足百台,迅速增长至2019年的近5000台,其中能实施SEEG手术的癫痫中心从2014年的6家增长至2019年的近200家。

癫痫手术中最主要、也是最核心的临床价值在于,能否准确查找及有效明确癫痫致病灶,以及界定致痫灶与周围正常功能脑区之间的神经网络联系,也只有这样一个前提,才能最大限度借助外科手术方式“剔除”致痫区对周边正常脑功能的影响。

这里借用临床界某神外教授的比喻,“癫痫每一次的发作,就像在广漠的草原里燃起熊熊烈火,致痫区就是起火点。最有效控制大火蔓延的方式,就是隔绝大火起源点与周边草原的联系。”

产业价值及重要参与方:

难治性癫痫作为一个艰深和高壁垒的领域,受到的产业关注并不少。目前,国内已有众多产业方切入癫痫功能神外领域。

在癫痫诊断和治疗的产业链中,既包括了研发大型医疗设备的全球知名医疗集团,如尼高力、日本光电、GE、飞利浦。也包括研发手术机器人、AI辅助诊断等创新性的解决方案。

目前,国内已有包括华科精准、睿米、华志微创等国内知名功能神外手术机器人完成布局。在手术高值耗材方面,有包括华科恒生、诺尔医疗、瑞神安在内的医疗器械商,形成对ALICS,PMT,ADtech等海外进口电极(三类高值耗材)的进口替代。

据不完全统计,作为全球脑电图机领域知名厂商的日本光电及美国尼高力,为满足国内大量三家医院建设癫痫外科中心的需求,过去两年在中国市场新投放的高导联脑电图机数量累计超过300台以上,而购置这些专用于SEEG电极的128-256通道高导联脑电图机,也视作癫痫外科手术能力指数增长的前置性指标。

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