都大共同研發針對華人心腦血管疾病的高效AI預測模型

結合人工智能（AI）及大數據分析大量病人的醫療紀錄、數據，以及其生活方式，是未來智慧醫療的發展趨勢。香港都會大學（都大）護理及健康學院學者與跨院校團隊合作，利用香港和內地多個地區的健康數據，共同開發多個人工智能預測模型（artificial intelligence-enhanced predictive models）。這些模型旨在評估一般人口，以及糖尿病、癌症等不同疾病的患者，他們患上心血管及腦血管疾病的風險，有助醫護人員及早識別高危病人，對症下藥。

都大護理及健康學院副院長（創新與研究）謝家偉教授與來自香港大學、香港中文大學、天津醫科大學第二醫院、大連醫科大學附屬第一醫院、英國考文垂大學和格拉斯哥大學，以及本地行業夥伴香港弘高醫療集團及Power Health Research Institute，合作開發、測試、驗證及使用相關預測模型。

謝教授解釋，現時評估病人患心腦血管疾病風險的工具，大多建基於西方人口的數據，因此團隊一直認為需要開發一套針對華人的評估工具。

團隊遂自2019年開發針對華人的預測模型，利用來自本港公營家庭醫學診所、超過15萬名病人已匿名化的電子健康紀錄作分析，透過比較十種不同的AI算法，於2023年成功開發了「PowerAI-CVD」。

該AI模型針對華人，整合了血壓、患病狀況、用藥情況和化驗報告等數據，為沒有心血管疾病的人和之前曾中風或患有心血管疾病的患者，推算未來十年患上或者再患上其他心腦血管疾病的風險。根據在論文預印本平台發表的初步分析中，其預測準確率可達90%。

該模型亦展示出高強的預測性能，一致性統計量（c-statistic）達0.87，反映模型能有效識別高風險及低風險病人，有關研究成果亦已以會議論文方式在《歐洲預防心臟病學雜誌》上發表。模型進一步使用新型人工智能算法「CatBoost」，對決策樹（decision trees）演算進行梯度提升（gradient boosting），為病人一級和二級預防提供了準確的風險分層。

此外，團隊針對不同疾病開發風險模型，例如與大連的研究人員合作，利用當地的醫院數據，對心臟衰竭進行了表現型（phenotyping）分析，開發了針對不同心衰竭亞型的風險工具，例如射血分數降低型、射血分數保留型和射血分數恢復型的心臟衰竭。他們採用各種機器學習和AI技術，整合並分析患者的超聲波心臟造影數據，包括左心房尺寸和形態、疾病狀況和藥物數據。

都大團隊亦與香港中文大學泌尿外科團隊合作，共同領導數項研究，為前列腺癌患者開發心腦血管疾病風險模型，模型並考慮了不同前列腺癌症藥物對心腦血管疾病風險的潛在影響。

謝教授補充，高血壓、糖尿病、血脂異常和癌症等疾病，都密切影響心腦血管疾病風險。這些預測風險模型可以幫助識別高危人群，從而及早治療，顯著降低心臟病發作、中風、心臟衰竭和心腦血管原因導致的死亡風險。醫護人員只需於模型中輸入病人特定身體數據，包括血壓、病歷、藥物紀錄及化驗報告，就能預測未來十年患上心腦血管疾病的風險等級。

謝教授表示，有關模型已完成本地驗證，現於部分香港私家診所和體檢中心使用，幫助醫護人員按病人的不同風險級別，為他們提供個人化的醫療護理。

他相信這些以AI技術開發的預測模型，是未來智慧醫療的一大重點發展方向，有助大家深入了解疾病發展，和及早展開最佳治療方案。他說：「我們將繼續改善現有的模型，例如整合病人的社會經濟數據，以及來自跨學科團隊成員如護士、物理治療師和職業治療師所提供的病人身體功能評估。」

團隊期望研究成果能在本地以外地區帶來影響。謝教授說：「我們正利用天津和大連等內地其他地區的醫院數據，以及新加坡、英國和美國的臨床數據，開發針對特定人群和族裔的模型，以便準確預測心腦血管疾病及腦退化症等疾病的風險。」

團隊的綜合模型於2023年10月9日，以「PowerAI-CVD—首個針對華人、已驗證的AI心血管疾病預測模型（PowerAI-CVD – the first Chinese-specific, validated artificial intelligence-powered in-silico predictive model for cardiovascular disease）」為題在論文預印本網站MedRxiv上首次發佈。相關研究成果亦發表於不同學術期刊。團隊於2024年4月，在由歐洲心臟病學會（European Society of Cardiology） 舉辦的歐洲預防心臟病學協會（European Association of Preventive Cardiology） 會議上發表了模型的最新版本，其後並進一步改良模型，加入包括新冠肺炎長期綜合後遺症（長新冠）及新冠肺炎疫苗接種狀態等新訊息。

主要相關研究論文和學術會議論文集︰
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.