文 | 李娜娜 海若鏡
腦電，是解析、診斷、治療腦功能疾病的重要工具。腦電圖是診斷癫痫、睡眠障礙等神經系統疾病的金标準，在情緒障礙、認知功能障礙和兒童發育障礙等腦疾病的診斷中也發揮重要作用。但目前腦電解析卻面臨着人工讀圖效率低、成熟的讀圖醫師稀缺等現實問題，導緻臨床需求無法被滿足。
依托清華大學神經工程實驗室在神經科學和腦機解碼領域的技術和經驗積累，靈犀醫學于 2019 年創立，如今已建立以百萬病例 EEG 數據爲基礎的腦功能數據庫。基于超大規模人體大腦數據訓練神經動力學大模型，靈犀醫學打造了針對癫痫、抑郁症、阿爾茲海默症等腦疾病的 AI 精準診斷和治療平台。
依托海量數據，構建數字大腦模型
靈犀醫學誕生于清華神經工程實驗室，由洪波、魯白和張宏江三位科學家發起創建：清華大學醫學院洪波教授、藥學院魯白教授分别是國際著名的神經工程學家和神經科學家；美國國家工程院院士張宏江教授，則是國際人工智能領域頂尖科學家。2014-2019 年間，靈犀醫學創始人兼 CEO 闫宇翔就讀于清華大學生物醫學工程系博士，與導師洪波共同從事腦機接口相關研究。
" 博士期間我的所有實驗研究都是在醫院開展的，在與醫生的臨床合作中，積累了一套解決臨床實際問題的分析方法，當時主要通過解析腦電、影像等數據，進行腦疾病的病竈識别、功能腦區定位。" 闫宇翔對 36 氪表示，在這個過程中，他了解到臨床醫生在腦電圖讀圖、診斷領域裏的需求和痛點：
首先，腦電圖波形複雜，難以量化，讀圖、診斷依賴醫生經驗。但具備資深腦電圖診斷能力的臨床醫生僅有幾百人，且依靠醫生主觀判斷的腦電圖報告難以統一标準，誤診、漏診率高。加上人力讀圖效率有限，出具報告的時間通常在 1-2 個小時，醫院難以快速、高效地完成腦疾病患者的診斷。
第二，腦電設備和檢測應用場景有限。目前主要應用于神經系統疾病的臨床診斷，尚未應用于阿爾茲海默症、抑郁症、自閉症等高發腦疾病的臨床檢測。再者，由于設備龐大、操作複雜和采集準備時間長等原因，腦電圖難以應用于醫院外場景的體檢、健康檢測等。
于是，闫宇翔在三位科學家支持下，組建了由神經科學專家、人工智能專家構成的創始團隊。利用大規模的腦電等數據，進行神經動力學架構的腦功能大模型訓練，以建設癫痫、抑郁、阿爾茨海默病、兒童發育障礙等腦疾病的精準診斷和精準治療平台，并探索大腦高級功能在數學模型中的表征形式，構建人類的數字大腦。
數字大腦的構建意味着需要大規模的人腦數據集進行訓練。靈犀醫學自 2019 年開始，與全國二十餘省市、數百家大型綜合醫院的神經内科、神經外科、精神科、兒科、呼吸睡眠科、重症監護室等科室共同發起人腦大數據多中心研究項目，累計收集了 100 萬例臨床腦功能數據，包括檢查者的大腦結構、功能、病史、診斷用藥、行爲視頻、遺傳學等信息。在各合作醫院所擁有的超過 100 萬例腦功能數據基礎上，靈犀雲構建了基于神經動力學内核的大規模腦功能數據庫。2020 年，靈犀醫學與北京智源人工智能研究院合作建立疾病腦電智能技術創新中心，基于超大規模數據訓練數字大腦預訓練模型，從而實現人類複雜的腦功能活動在高維隐藏空間中的特征抽象，與此同時，進一步了解和評估大腦疾病的産生機制。
EEG 腦電是臨床上最常見的腦功能檢查技術。基于數字大腦預訓練模型和使用精細标注數據的模型調優，靈犀醫學首先打造出 EEG 腦功能快速檢測和評估平台，實現覆蓋多場景、常見腦疾病的定量診斷評估。該設備和算法能夠實現醫療級 AI 檢測，适用于神經、情緒、認知、發育等多種類型的腦疾病評估診斷，打破傳統依賴醫生人工出具讀圖報告的方式，可實時出具醫療級檢查報告。
此外，靈犀醫學打造的便攜腦電設備克服了傳統的應用場景有限的阻礙，突出了便攜性、操作簡單等特點，腦功能檢查時間縮短到 5 分鍾，使其可應用于各級醫療、健康機構，以及未來的家用腦健康檢測場景。
癫痫、抑郁等腦疾病的精準診斷應用
現階段，靈犀醫學數字大腦模型和腦疾病診斷、治療平台能夠面向四類腦疾病的診治：神經系統疾病（如癫痫、睡眠障礙）、情緒障礙（如抑郁症、雙相情感障礙）、認知功能障礙（如阿爾茨海默症）、兒童發育障礙（如語言、運動發育遲緩）等。
靈犀醫學研發的癫痫腦電 AI 診斷系統，利用數字大腦模型監控腦功能活動，獲知異常腦功能活動的位置、類型、嚴重程度，自動生成定制化腦電圖報告，實現人體腦電的人工智能化診斷，提升傳統依靠醫生人工讀圖産出報告的效率和精準度。目前靈犀醫學正在進行全國首個腦電人工智能輔助診斷的第三類醫療器械注冊申請，并在多家中心開展臨床試驗，預計于 2024 年獲批。
" 我們目前已經完成了癫痫和抑郁症的兩類疾病的科研臨床研究。" 闫宇翔介紹道，癫痫的科研臨床在 12 家研究中心采集了 2400 例數據 , 對于人體腦電中癫痫異常識别、病竈定位、定量統計，敏感性和特異性分别達到了 91% 和 86%。
在抑郁症的診療上，闫宇翔表示：" 靈犀醫學目前主要在兩個方面發力，一是抑郁症風險的評估、用藥效果評估，二是抑郁 / 雙相情感障礙鑒别診斷。" 靈犀醫學數字大腦模型能夠客觀篩查檢查者的抑郁風險程度，将患者的抑郁程度和病情進展量化後進行評估，協助精神科醫生完成診斷。在這個過程中，靈犀醫學數字大腦模型對于抑郁、雙相情感障礙的分類準确率能夠達到 93%。目前，靈犀醫學正進行全國首個抑郁症人工智能診斷三類證的注冊申請和臨床試驗。
除了診斷外，靈犀醫學的設備與算法也正應用于 " 新藥研發 " 場景。其開展了全國首個 AI 賦能腦疾病新藥臨床研究項目，" 我們幫藥廠做的第一件事情就是入組病人的篩選。" 闫宇翔介紹道，通過分析患者的腦電信号，進而判斷其腦功能異常活動與靶向藥物治療是否匹配，篩選掉藥物可能不會起效的患者，精準選擇入組病人，提高藥物臨床試驗的成功率。
據了解，在腦疾病新藥的研發過程中，靈犀醫學使用 EEG biomarker 進行新藥臨床前試病人入組标準的研究，篩選符合臨床試驗的患者人群，目前已經爲 118 例計劃入組病人提供數字大腦建模評估服務，将藥物的有效率從 50% 提升到了 87%。此外，作爲試驗性臨床終點使用 EEG 數字生物标記物快速評估患者用藥效果，從而加速新藥研發過程。" 患者服藥後首先會引起神經遞質、神經環路的變化，這些變化首先影響腦功能、腦網絡連接的改變，再反映到患者的認知反應、情緒表達上。" 闫宇翔表示，相對于行爲學的表征，腦電數據更加敏感，更能體現藥物的有效性，這就是目前靈犀醫學與藥廠合作的第二個方面，通過用藥過程中的腦電數據監測，協助藥廠更加客觀地進行藥物臨床試驗評價。
此前，靈犀醫學已經完成天使輪、Pre-A 輪融資，智能腦電讀圖系統已獲得醫療器械⼆類注冊證。現階段，靈犀醫學正在進行 A 輪融資，支持其癫痫、抑郁症和阿爾茨海默症診斷三類注冊證的臨床研究和新産品研發。
