都大共同研发针对华人心脑血管疾病的高效AI预测模型

结合人工智能（AI）及大数据分析大量病人的医疗纪录、数据，以及其生活方式，是未来智慧医疗的发展趋势。香港都会大学（都大）护理及健康学院学者与跨院校团队合作，利用香港和内地多个地区的健康数据，共同开发多个人工智能预测模型（artificial intelligence-enhanced predictive models）。这些模型旨在评估一般人口，以及糖尿病、癌症等不同疾病的患者，他们患上心血管及脑血管疾病的风险，有助医护人员及早识别高危病人，对症下药。

都大护理及健康学院副院长（创新与研究）谢家伟教授与来自香港大学、香港中文大学、天津医科大学第二医院、大连医科大学附属第一医院、英国考文垂大学和格拉斯哥大学，以及本地行业伙伴香港弘高医疗集团及Power Health Research Institute，合作开发、测试、验证及使用相关预测模型。

谢教授解释，现时评估病人患心脑血管疾病风险的工具，大多建基于西方人口的数据，因此团队一直认为需要开发一套针对华人的评估工具。

团队遂自2019年开发针对华人的预测模型，利用来自本港公营家庭医学诊所、超过15万名病人已匿名化的电子健康纪录作分析，透过比较十种不同的AI算法，于2023年成功开发了「PowerAI-CVD」。

该AI模型针对华人，整合了血压、患病状况、用药情况和化验报告等数据，为没有心血管疾病的人和之前曾中风或患有心血管疾病的患者，推算未来十年患上或者再患上其他心脑血管疾病的风险。根据在论文预印本平台发表的初步分析中，其预测准确率可达90%。

该模型亦展示出高强的预测性能，一致性统计量（c-statistic）达0.87，反映模型能有效识别高风险及低风险病人，有关研究成果亦已以会议论文方式在《欧洲预防心脏病学杂志》上发表。模型进一步使用新型人工智能算法「CatBoost」，对决策树（decision trees）演算进行梯度提升（gradient boosting），为病人一级和二级预防提供了准确的风险分层。

此外，团队针对不同疾病开发风险模型，例如与大连的研究人员合作，利用当地的医院数据，对心脏衰竭进行了表现型（phenotyping）分析，开发了针对不同心衰竭亚型的风险工具，例如射血分数降低型、射血分数保留型和射血分数恢复型的心脏衰竭。他们采用各种机器学习和AI技术，整合并分析患者的超声波心脏造影数据，包括左心房尺寸和形态、疾病状况和药物数据。

都大团队亦与香港中文大学泌尿外科团队合作，共同领导数项研究，为前列腺癌患者开发心脑血管疾病风险模型，模型并考虑了不同前列腺癌症药物对心脑血管疾病风险的潜在影响。

谢教授补充，高血压、糖尿病、血脂异常和癌症等疾病，都密切影响心脑血管疾病风险。这些预测风险模型可以帮助识别高危人群，从而及早治疗，显著降低心脏病发作、中风、心脏衰竭和心脑血管原因导致的死亡风险。医护人员只需于模型中输入病人特定身体数据，包括血压、病历、药物纪录及化验报告，就能预测未来十年患上心脑血管疾病的风险等级。

谢教授表示，有关模型已完成本地验证，现于部分香港私家诊所和体检中心使用，帮助医护人员按病人的不同风险级别，为他们提供个人化的医疗护理。

他相信这些以AI技术开发的预测模型，是未来智慧医疗的一大重点发展方向，有助大家深入了解疾病发展，和及早展开最佳治疗方案。他说：「我们将继续改善现有的模型，例如整合病人的社会经济数据，以及来自跨学科团队成员如护士、物理治疗师和职业治疗师所提供的病人身体功能评估。」

团队期望研究成果能在本地以外地区带来影响。谢教授说：「我们正利用天津和大连等内地其他地区的医院数据，以及新加坡、英国和美国的临床数据，开发针对特定人群和族裔的模型，以便准确预测心脑血管疾病及脑退化症等疾病的风险。」

团队的综合模型于2023年10月9日，以「PowerAI-CVD—首个针对华人、已验证的AI心血管疾病预测模型（PowerAI-CVD – the first Chinese-specific, validated artificial intelligence-powered in-silico predictive model for cardiovascular disease）」为题在论文预印本网站MedRxiv上首次发布。相关研究成果亦发表于不同学术期刊。团队于2024年4月，在由欧洲心脏病学会（European Society of Cardiology） 举办的欧洲预防心脏病学协会（European Association of Preventive Cardiology） 会议上发表了模型的最新版本，其后并进一步改良模型，加入包括新冠肺炎长期综合后遗症（长新冠）及新冠肺炎疫苗接种状态等新讯息。

主要相关研究论文和学术会议论文集︰
1. Reverse Atrial Remodeling in Heart Failure With Recovered Ejection Fraction, Journal of the American Heart Association, 17 January 2023.
2. Healthcare Big Data in Hong Kong: Development and Implementation of Artificial Intelligence-Enhanced Predictive Models for Risk Stratification, Current Problems in Cardiology, January 2024.
3. PowerAI-CVD: Chinese-specific artificial intelligence-powered predictive model for cardiovascular disease, European Journal of Preventive Cardiology, 13 June 2024.
4. PowerAI-Diabetes: Review of glycemic and lipid variability to predict cardiovascular events in Chinese diabetic population, npj metabolic health and disease, 1 July 2024.
5. Associations between glucocorticoid use and major adverse cardiovascular events in patients with prostate cancer receiving antiandrogen: a retrospective cohort study, Prostate Cancer and Prostatic Diseases, 10 September 2024.
6. ChineseCVD: a web-based Chinese-specific cardiovascular risk calculator incorporating long COVID, COVID-19 vaccination, SGLT2i and PCSK9i treatment effects, European Heart Journal, 28 October 2024.
7. Harnessing Artificial Intelligence For Predicting Cardiovascular And Disease Complications: An Overview Of Innovative Support Tools, Journal of the Hong Kong College of Cardiology, 28 October 2024.