超声影像与核医学

心脏超声医学中心 | 胎儿心脏病母胎医学中心

何怡华

首都医科大学附属北京安贞医院胎儿心脏病母胎医学中心充分依托安贞医院以心血管为特色的综合诊疗平台,整合了胎儿心脏病发生、发展疾病链条上的优势学科,建立针对胎儿心脏病孕前、产前、产后防治的多学科诊疗团队。其创新的医疗模式和诊疗水平以及科研产出和转化为国内领军,国际知名。成立十年间,北京出生缺陷监测办公室数据显示,本中心医疗模式推广以来,北京市致死性胎儿心脏病出生率下降20%,过度引产率(挽救本该出生但被误判的生命)下降40%。同时以北京辐射全国,下牵200余家妇幼保健机构,为近10万孕龄家庭服务,作为国家出生缺陷防控示范基地覆盖我国东西部自然人口近1亿。

中心以“启航健康 创新转化”为核心价值观,以“胎儿心脏病母胎医学”为学科特色和主要学术方向,开展胎儿心脏病的超声诊断及会诊、遗传检测和咨询以及母体疾病围产期管理等,以“胎儿心脏病联合门诊”、“胎儿心脏病专病门诊”、“ 何怡华教授胎儿心脏病母胎医学知名专家团队门诊”及“胎儿心脏病母胎医学多学科会诊”为入口,结合院内相关多学科专家、院际专家协作组,解决胎儿心脏病孕前-产前-产后的多学科问题,惠及胎儿心脏病患者及家庭。

胎儿心脏母胎医学中心目前有成员40名,其中教授1名、副教授3名;主任医师10名、副主任医师5名、主治医师10名,住院医师10名、主管护师1名、随访小组4名、遗传学小组2名、人工智能及大数据管理小组3名。医师队伍中博士后1名、博士20名、硕士14名,在读博士及硕士研究生18名。团队每年承担大量院内及院际心脏超声诊断及会诊工作,成人经胸心脏超声检查约200000例/年,胎儿心脏超声专项检查约7000例/年,经食管心脏超声检查约1000例/年,胎儿心脏病母胎医学会诊约400例/年。截止至2021年6月,已为7万多个胎儿心脏病及高危家庭明确了产前诊断并进行预后咨询,已为2000余个胎儿心脏病患者搭建了出生救治绿色通道。

科学研究
我中心的学术水平在全国位列前茅。中心以胎儿心脏病超声诊断、母体疾病围产期管理、遗传学发病机制研究及大数据分析、医疗人工智能研究等为科学研究方向,与北京航空航天大学计算机学院、清华大学生命中心、鹏城实验室、中国农业大学、中科院动物所、中科院机器人所等国内顶尖团队合作,成立不同科研项目组,发挥专业优势,取得大量研究成果。同时,注重研究成果转化,使得成果能够转移及下沉,惠及全国医师及患者。

团队建立了国际最大的包含孕妇临床资料、胎儿超声影像及参数、出生后随访信息数据库和专家标注影像数据库及随访队列,截止至2021年12月,已涵盖7万余例超声影像数据、300余项结构化参数、1400余个家系遗传二代测序数据,数据由专人应用专业软件进行管理、质控及清洗。胎儿心脏数据准确,涵盖参数项目全面。

学科带头人何怡华教授为主任医师及博士生、博士后导师,北京航空航天大学前沿院兼职导师,首都医科大学附属北京安贞医院心脏超声医学中心及胎儿心脏病母胎医学中心主任、北京市胎儿心脏病母胎医学国际合作基地负责人、胎儿心脏病母胎医学研究北京市重点实验室主任。受国家卫计委委托牵头制定《胎儿心脏病产前超声诊断咨询及围产期管理指南》。主持科技部十三五国家重点研发计划、科技部十二五国家科技支撑计划及科技部国际合作、国家自然科学基金、北京自然科学基金等项目。第一完成人获得教育部科技进步二等奖、北京市科技进步三等奖。获得教育部新世纪人才,北京市卫生局学科带头人等人才项目资助,北京市卫生局高层次人才、十百千人才等称誉。同时,是国家奖励办评审专家,中华医疗事故鉴定专家。近十年以第一及责任作者发表国内核心期刊文章近270篇,SCI 70余篇,国际会议发言30余次。主编出版专著《胎儿心脏病学》、再版《经食管超声心动图学》。

教育教学
北京安贞医院为首都医科大学第六临床医学院,安贞医院心脏超声医学中心承担首医临床医学专业和预防医学专业本科生心脏超声教学工作。科室为博士后流动站,也是博士和硕士研究生培养点,拥有博士研究生导师一名,硕士研究生导师两名,已培养博士及硕士研究生近50名。心脏超声医学中心为首批医学影像住院医师轮转培训基地,并接受来自全国各地医院的进修医师、基地轮转医师,年进修人数超过300名。科室承担国家级和北京市继续教育项目,每年举办“超声新技术与新进展”学习培训班、“胎儿心脏病母胎医学高峰论坛”、“胎儿心脏病母胎医学从基础到临床系列培训班”等多场会议及论坛,吸引大批同仁参加。
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心血管影像团队

徐磊

心血管影像团队依托于首都医科大学附属北京安贞医院医学影像科,拥有首都医科大学博士点学科、北京市临床重点专科。团队成员10名,均具有副高级以上职称。包括博士生导师3名,硕士生导师1名。

近3年来,心血管影像团队共获得国家级基金项目4项,省部级基金项目6项,其中重点项目2项,包括国家自然科学基金重点项目,共申请或获得各类科研经费达884.31万元。在国内外发表相关论文83篇,其中SCI论文50篇。举办国家级继续教育项目5次,“健康中国,安心贞爱”心血管影像全国巡讲系列学术活动,进行心血管影像新技术全国推广。2020和2021两届国家级继续教育项目安贞心血管影像高峰论坛线上参与超过50万人次。承办的首医影像系病例读片会在2020和2021年线上参与人数突破80万人次。主编卫生部、教育部规划教材。制定心血管影像指南共识规范。

学科带头人徐磊教授,首都医科大学附属北京安贞医院医学影像科主任,首都医科大学医学影像学系副主任,国家心血管病专家委员会第二届委员,研究型医院学会心血管影像专委会副主任委员兼秘书长,中国康复医学会医学影像与康复专委会副主任委员兼秘书长,中国医师协会心内分会超声与影像学组副组长、北京放射学会心血管学组副组长、亚洲心血管影像学会(ASCI)多中心研究委员会委员,担任中华放射学杂志等多本国内杂志及Cardiovascular Imaging Asia编委,十几本国外杂志审稿专家。作为骨干成员曾获国家科技进步二等奖。长期致力于心血管CT和MRI技术优化、心血管影像与临床相关研究和心血管影像人工智能等方面的研究,在心血管诊治和临床研究方面积累了大量经验。参与制定了国内六项心血管影像相关的临床应用指南。主持国家级课题5项,包括国家自然科学基金重点项目,科技部国家重点研发计划课题等,主持首都发展基金重点项目。以第一或通讯作者身份发表SCI收录论文46篇,累计影响因子近200分,中华系列杂志发表论文10余篇。发表在Radiology的研究成果曾入选高被引用论文(引用率进入专业前1%)。作为讲座专家受邀参加KSC, ASCI, IACI年会等多个国际会议。

团队开展工作:
1. 新冠肺炎感染相关研究成果
团队成员参与新冠肺炎感染相关影像研究,在国际上率先证明了感染新冠肺炎后恒河猴具有抵御再感染的能力,相关研究成果以共同第一作者身份发表在著名期刊Science(IF=41.85)上,获中国2020年度重要医学进展。

2.国内早期开展心血管CT检查技术,创新性应用和验证多项心血管病关键CT技术,解决限制心血管CT临床广泛应用的关键性问题,参与制定我国多部“心血管CT扫描及临床应用指南”,获国家科学技术进步奖二等奖,成果全国普遍推广应用
(1)不断改进心血管CT扫描低剂量技术,全面降低群体辐射剂量以及对比剂使用剂量,减少患者群体损伤:项目组在不降低图像质量前提下:1)通过利用前瞻性心电门控扫描技术较传统回顾性心电门控扫描技术降低57%辐射剂量;2)通过应用双低扫描策略,碘摄入量减少27.3%,辐射剂量进一步减少34.3%;3)通过采用迭代重建的方式,能够进一步减少50%辐射剂量。通过上述系统性优化方法,多途径降低心血管CT辐射剂量。 (2)改进高心率及心律不齐患者冠状动脉CT成像技术,提高检查成功率,降低辐射剂量:项目组利用宽体探测器CT及双源CT分别对房颤患者进行前瞻性心电门控冠状动脉成像研究。图像可诊断率达到98%,同时辐射剂量较传统回顾性心电门控扫描技术可降低64%,提高了高心率及高心率变异率患者冠状动脉CT成像的成功率。 (3)应用迭代重建技术,改善心血管CT图像质量,进一步降低扫描条件:项目组在肥胖人群中,通过迭代重建配合100Kv低剂量扫描模式,获得了良好的图像质量,图像可诊断率达到93.9%,较120Kv常规剂量扫描结合传统滤波反投影法重建,减少了50%辐射剂量。
上述成果:徐磊教授以第五完成人:获国家科学技术进步奖二等奖(2013)。参与制定我国3部指南/共识《心脏冠状动脉CT血管成像技术规范化应用中国指南》、《心脏冠状动脉CT血管成像技术规范化应用中国指南》、《稳定性冠心病无创影像检查路径的专家共识》, 发表SCI论文20篇,其中有4篇发表在European Radiology(IF=5.31)上。

3.发挥人工智能技术优势,创新心血管疾病影像学诊断人工智能技术,优化临床路径
(1)将人工智能技术应用至冠状动脉CT血管功能性评价(CT-FFR):项目组通过机器学习的方法,建立基于CTA数据的FFR计算模型,能够利用普通计算机,在数分钟内获得FFR结果,并与有创方式测量结果具有较高的一致性。这一研究成果使得无创性FFR测量变得简便、易行,能够用于临床日常工作。推动CT-FFR技术在国内第一家实现临床应用。
(2)将人工智能技术应用至缺血性心肌病心肌评价:项目组通过深度学习的方式,利用心脏MRI平扫电影图像,能够准确分析是否存在陈旧性心梗,同时对其进行准确的定性及定量分析,判断心梗的位置、透壁性和心梗范围。从而防止了合并肾功能不全的患者注射钆类对比剂导致的不良反应,减少了患者检查时间,改善患者体验,为临床制定治疗方案及评估患者预后提供充足的临床证据。
(3)冠状动脉钙化积分人工智能全自动分割及定量技术:项目组通过深度学习的方式,利用平扫心电门控心脏CT图像,能够实现不同冠状动脉血管(左主干、右冠状动脉、前降支及回旋支)钙化,并进行准确的定性及定量分析。
(4)冠状动脉闭塞病变CT影像人工智能全自动图像处理及术前评分系统:项目组通过人工智能技术实现了冠状动脉解剖学及形态学信息的鲁棒提取。对通畅的管腔进行分割、提取以外,同时对闭塞段病变进行提取,并对闭塞段血管管腔形态、迂曲程度、病变组织学特点进行量化,以满足临床常用CTO病变的预测指标评价系统,包括SYNTAX评分和J-CTO评分等,以解决临床准确开通手术预测及路径规划的需求。基于患者水平,全自动检出闭塞病变、建立完整冠脉模型并提取中心线的准确性达到89.0%,与造影金标准一致性kappa值达到0.914。 上述成果:成果发表高水平杂志JACC Cardiovascular Imaging(IF=14.8),Radiology(IF=11.1),Information Fusion(IF=12.9),Radiology 论文入选高引论文(引用率专业领域前1%),国际磁共振学会主席Tim Leiner教授为该研究专门撰写述评。申请发明专利两项:分别为《一种血管闭塞病变的冠脉 CTA 处理方法和装置》(专利受理号为202110930357.X),及《一种基于人工智能的斑块伪影修正及成分分析方法和装置》(专利受理号为202110930360.1)。延续性研究受到国家自然科学基金重点项目立项资助(资助号U1908211)以及首都发展基金重点项目立项资助(资助号PXM2020_026272_000013)

4.国内外率先开发MR弹性成像技术,并临床应用在主动脉弹性测量,成果在国内外拥有较高影响力 实现主动脉MR弹性成像,并验证其准确性:主动脉弹性改变发生于主动脉粥样硬化形态学改变之前,能够提示早期动脉硬化。主动脉弹性减低是临床心血管事件发生的独立预测因子。通过无创性影像定量评价主动脉弹性参数具有重要临床意义。通过对猪主动脉离体模型进行MR弹性成像,动态观察主动脉弹性随时间发生的变化,并实现主动脉模型弹性参数测量。将弹性结果于机械拉力实验结果对照,具有较高的一致性。对人体腹主动脉进行MR弹性成像,观察其与年龄之间具有一致性。
上述成果:成果发表在MR技术领域高水平杂志《J Magn Reson Imaging》、《Magn Reson Imaging》。并于2017年获批实用新型专利《一种剪切波激励系统以及磁共振生物弹性成像系统》(ZL2016 2 1165327.5.2)。

5.验证了心脏磁共振在特定心肌病变中的价值
(1)非缺血性扩张型心肌病(NIDCM)以左心室或双心室扩张并心室收缩功能减低为特点,其左心室功能始终是临床医师关注的热点。但是,研究表明左心室功能受损程度并不能精准预测非缺血性扩张型心肌病患者的预后状况,而右心室功能异常却与该类人群的预后相关。对处于C期或D期心衰且不伴有房颤的非缺血性扩张型心肌病患者的主要不良心脏事件的关系进行了探索,发现RVpGLS为扩张型心肌病患者5年心脏不良事件的独立危险因素,有望为终末期扩张型心肌病患者的治疗方案提供指导。
(2)新冠肺炎在全球流行,新冠肺炎主要累及肺部,其对心肌是否形成损伤?其损伤程度如何?新冠肺炎康复患者是否遗留心肌损伤?以上重要问题需要回答,负责人团队早期对新冠肺炎出院三个月患者进行了心脏磁共振研究,结果表明近三分之一患者存在心肌纤维化,提供了新冠肺炎引起心肌损伤的直接证据。 以上研究成果分布发表在英国心血管学会官方杂志Heart(IF=5.99)和国际心血管磁共振学会官方杂志J Cardiovasc Magn R(IF=5.36)。

6.国内率先开发并临床应用冠状动脉MR成像技术,成果在国内外拥有较高影响力
(1)实现全心冠状动脉对比增强MR,并验证其准确性:项目组通过3.0T MR自导航对比增强MRA技术实现全心冠状动脉成像,并与造影“金标准”对照。基于每个患者,冠状动脉MR敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值和准确性分别可达到78.2%、75.0%、81.8%、70.6%和76.9%。
(2)结合传统心脏MR序列,验证全心冠状动脉对比增强MR临床意义:项目组通过前瞻性临床研究,观察结合冠状动脉MR、负荷-静息心肌灌注MR、延迟强化,比单纯通过传统负荷-静息心肌灌注MR及延迟强化诊断冠心病,敏感性和准确性分别提高了24.5%和15.2%。
上述成果:成果发表在高水平杂志Radiology(IF=11.1)和J Cardiovasc Magn R(IF=5.36)。

7.颈动脉粥样硬化斑块相关研究取得突破
团队成员深入研究了动脉粥样硬化斑块磁共振评价,利用高分辨磁共振技术准确评价斑块成份及易损性评价,评价斑块内出血,为临床干预提供了重要的依据。该研究方向有两篇论文发表在国际心血管磁共振学会官方杂志J Cardiovasc Magn R(IF=5.36)上。
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核医学团队

张晓丽

北京安贞医院核医学科创建于1986年,团队致力于利用核医学显像的无创性和功能影像学优势,为临床提供多参数的精准化、个体化诊断报告,促进诊疗水平的提升。开展的临床检查项目涉及心脏、肺、脑、肾脏、骨骼、甲状腺及甲状旁腺等脏器。在圆满完成临床服务的同时,积极开展临床研究和临床基础研究,推进放射性药物设计、生产、评价和转化,搭建国内外学术交流平台与核心脏病学技术培训平台,已成为以心肺血管病核医学影像诊断为重点,集医、教、研、创和国际交流为一体的重要临床科室之一。是首都医科大学硕士、博士学位培养点,北京市住院医师规培基地和国家药物临床试验基地,与美国UCLA、奥地利维也纳医科大学等多个国家的著名高校和实验室建立了深度合作关系。经过三十多年的发展,北京安贞医院核医学科已成为国内核心脏病学领域的标杆单位。

团队拥有多名经验丰富的临床专家和科研骨干,其中博士生导师1人,主任医师2人,副主任医师4人,主治医师2人,动物专家1人,技师6人,护师2人,化学师1人,物理师(副研究员)1人。近年来,团队在学科带头人、中国核心脏病学领军人物之一张晓丽教授带领下,围绕临床需求痛点开展了:冠状动脉不稳定斑块的PET/CT显像研究,心衰患者的脑代谢显像研究, PET/CT显像对心脏肿瘤良恶性判断和预后估测的研究,大血管移植物术后炎性反应的PET/CT显像研究等,相关成果达到了国内一流和国际先进水平。共获批国家级纵向课题(包括国自然)6项、北京市医院管理中心“扬帆计划”重点培育专业项目1项、“北京市海聚人才项目”1项、北京市青苗人才项目2项。作为临床药理基地,牵头开展多中心临床试验1项,新型药物临床试验2项。

团队拥有PET/CT、SPECT/CT、回旋加速器、多功能放药合成模块、小动物PET/CT等分子影像临床和科研平台,建立了近30种心脑血管疾病大、小动物模型,成功合成了18F-FDG、18F-FLT、18F-FDPA、18F-FAPI、 (s)-18F-FBFP、11C-GV1-57、18F-GV1-57等十余种靶向显像剂,初步建成了以临床需求驱动的闭环式大、小动物分子显像科研模式。近五年来组织或参与编写心脏核医学和神经核医学指南和共识3项,参与编写专著多部,发表SCI论文17篇(总IF:132),美国和欧洲核医学年会录用摘要31篇,中文文章27篇,心衰患者脑代谢PET显像、冠状动脉斑块显像和新型炎性显像剂等3项研究入选了美国核医学年会大会highlights。
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