《电子健康记录的的大数据(Big data)用于早期和晚期的转化心血管研究:挑战和潜力》

  • 来源专题:心血管疾病防治
  • 编译者: 张燕舞
  • 发布时间:2018-04-23
  • 目标:数百万人的健康记录、全基因组测序、成像、传感器、社会和公众可获得的数据的队列呈现出健康数字痕迹的快速扩增。本研究的目标是首次批判性总结转化心血管疾病研究的早期和晚期阶段大数据的挑战和潜力。

    方法和结果:我们通过BigData @ Heart Consortium的文献评论和专业知识寻求范例。我们确定了一些巨大的挑战,包括:数据质量、了解数据存在的情况、使用数据的法律和道德框架、数据共享、建立和维护公众信任、制定疾病定义标准、开发可扩展、可复制科学的工具、具有新的跨学科技能的科学工作队伍。大健康记录数据的机遇包括:从出生到死亡、以及从分子到社会范围的更丰富的健康和疾病谱;加速对疾病因果关系和进展的认识、发现新机制以及与治疗相关的疾病亚表型、了解整个人群和整个卫生系统的健康和疾病、返回可操作的反馈循环以更高效地改进(并潜在地破坏)现有的研究和医疗模式。在早期的转化研究中,我们确定的范例包括:发现基本的生物学过程,例如将外显子组序列连接至终身电子健康记录(EHR)(例如人类敲除实验);药物开发:药物靶标验证的基因组方法;精准医学:例如整合到医院电子病历中的DNA用于先发制人的药物基因组学。在晚期的转化研究中,我们确定的范例包括:将结果试验纳入临床护理的学习健康系统;以全天候多参数患者监测为基础,以公民为驱动的健康,改善多个EHR来源的结局和基于人群的联系,以获得更高分辨率的临床流行病学和公共健康。

    结论

    大量内在多样(“大”)EHR数据开始j扰乱心血管研究和医疗的本质。这些大数据有可能提高我们对与早期转化相关的疾病因果关系和分类的理解,并提供可操作的分析以改善健康和医疗保健。

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  • 《IBM和Broad研究所发起了一项计划,帮助临床医生预测心血管疾病的风险》

    • 来源专题:人类遗传资源和特殊生物资源流失
    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间:2019-02-22
    • IBM沃森健康公司(IBM Watson Health)、麻省理工学院(MIT)和哈佛大学布罗德研究所(Broad Institute of Harvard)正在发起一项研究合作,旨在开发强大的预测模型,使临床医生能够识别心血管疾病的严重风险患者。这个为期三年的项目将纳入基于人口和医院的生物样本库数据、基因组信息和电子健康记录,以建立和扩大多基因评分的预测能力。该项目还计划让研究团体广泛获得见解和工具,包括根据基因组中的数百万个变异计算个人罹患常见疾病风险的方法。 马萨诸塞州总医院(MGH)基因组医学中心(Center for genome Medicine)主任、布罗德研究所(Broad institute)心血管疾病项目成员兼主任塞卡尔·卡瑟雷森(Sekar Kathiresan)说:“我很高兴能在利用大量基因组数据进行多基因风险评分方面取得的进展的基础上再上一层。”“通过将临床数据与基因组数据结合起来,就有了一个绝佳的机会,可以让多基因风险评分更加稳健有力,并最终为患者的护理带来变革。”如果没有这种伙伴关系,这种转变是不可能发生的。 Kathiresan将与布罗德研究所(Broad Institute)首席数据官安东尼•菲利帕基斯(Anthony Philippakis)共同指导这项新举措。菲利帕基斯曾在布莱根妇女医院(Brigham and Women’s Hospital)接受心脏病专家培训。 IBM Watson health高级副总裁约翰•凯利(John Kelly)表示:“我们正与布罗德研究所(Broad Institute)的医学家直接合作,研究人工智能如何帮助解开有关人类健康的未被发现的线索。”“我们在应用人工智能方面积累了深厚的专业知识,以理解基因组学和健康记录等海量数据的复杂性和意义。”我们最新的合作将把这些能力与临床洞察力结合起来,完善技术如何为临床医生在研究和治疗心血管疾病等严重疾病时提供可解释和有价值的见解。 近年来,Broad研究所的科学家们,MGH,和哈佛医学院拥有先进的一种新的基因组分析,称为多基因风险评分,可以识别人的子集的风险明显高于发展中严重的常见疾病,包括冠心病、房颤或乳腺癌。 这些测试利用来自人类基因组中超过600万个变异位点的信息来确定患病风险,可以在症状出现之前就标记出更大的可能性发展成严重的疾病。研究表明,在美国,多达2500万人患冠状动脉疾病的风险可能是正常水平的三倍以上,而仅根据基因变异,还有数百万人患其他疾病的风险可能与此类似。这样的基因组信息可以让医生找到这些人,并进行干预以预防疾病。 但是在这项研究被纳入临床护理之前还需要做更多的工作,这就是这个新的三年合作关系的作用。 IBM和Broad Institute将通过结合患者的医疗记录和生物标志物,建立基于基因组信息的心脏病风险人工智能模型,扩大多基因评分的影响力。该项目还将纳入医生和护理人员的直接反馈,所有这些反馈的最终目标都是将这种权力融入医疗系统。 “有了这种新的伙伴关系,我们有机会开发了解和预测疾病的新方法,”布罗德研究所所长兼创始所长埃里克·s·兰德(Eric S. Lander)说。“我希望这将有助于推进精准医疗的发展。”
  • 《量子经济发展联盟(QED-C)发布量子生态报告,介绍了量子传感器在生物医学领域的潜力和挑战》

    • 编译者:张宇
    • 发布时间:2025-01-03
    • 近日,量子经济发展联盟(Quantum Economic Development Consortium,简称QED-C)的一份报告展示了,量子传感器是一种能够检测来自人体的细微信号的尖端技术,可能很快就会改变疾病的诊断和监测方式。 该报告概述了与传统医疗设备相比,量子传感工具(从基于金刚石的探测器到光泵磁力计)如何提供前所未有的灵敏度。这些传感器可以帮助诊断早期阿尔茨海默氏症等疾病,或是提供更好的胎儿发育成像,甚至能够实时分析微生物组。 “改进的传感器可能会影响生物医学的多个方面,”报告指出。“例如,量子传感器因其更高的灵敏度和新颖的外形尺寸特性,为患者提供了更高效、更准确的医疗诊断的可能性。这些特性使量子传感器能够收集大量有关患者和医疗状况的数据,从而促进药物和治疗方法的开发以及疾病的早期诊断。量子传感器的优势激发了整个生物医学行业(从产前护理到癌症检测和治疗)关于解决方案、量子用例和商业模式的新思路。 报告称,传统的医疗设备,如磁共振成像(MRI)机,体积庞大、价格昂贵,有时还具有侵入性。例如,超导量子干涉仪(SQUIDs)的运行需要超低温和大型磁屏蔽设备,这限制了它们的灵活性。另一方面,光泵磁力计(OPMs)等量子传感器可以在室温下工作,从而降低了成本并提高了便携性。该报告还介绍了这些传感器在可穿戴设备或紧凑型成像系统中使用的发展潜力。 一个很有前途的应用是用于脑成像的脑磁图(MEG)。与基于SQUIDs的系统不同,OPM-MEG 技术使用激光来测量大脑产生的微弱磁场。这可能有助于诊断癫痫、阿尔茨海默病和创伤性脑损伤。OPM-MEG系统也是非侵入性的,对患者来说更舒适,所以特别适合用于研究儿童的大脑活动。 尽管量子传感器具有潜力,但将量子传感器引入诊所和医院仍面临重大挑战。该报告强调了传感器开发人员、临床医生和政策制定者之间需要更多合作的必要性。专家建议,为了确保开发的传感器实用且高效,开发人员必须了解临床医生的独特需求,这表明需要建立跨学科的团队来确保联邦政府资助项目的顺利实施。 监管流程也是一只”拦路虎”。获得美国食品药品监督管理局(FDA)对新医疗器械的批准的时间表通常长达数年。开发人员还必须获得保险公司的支持,以确保新技术能够获得医保的报销。这些障碍,再加上专注于医疗保健领域成果转化的资金有限,减缓了该技术商业化的进程。 该研究确定了量子传感器的几个高影响力应用,例如亚细胞成像、母体和胎儿监测以及全身系统性疾病检测。例如,胎儿心磁图系统(fMCG)可以精确监测胎儿心律,有助于检测目前仅靠超声检查难以诊断的心律失常等疾病。 基于钻石的量子传感器允许研究人员在细胞层面上测量温度和磁场变化,从而进一步影响癌症研究。例如,该传感器可以帮助提供对肿瘤状态和药物疗效的监测结果。 量子传感器还可以实现实时微生物组分析,从而改善公共卫生状况监测或帮助医生为患者提供个性化的治疗方案。 为了克服这些挑战,该报告提出了几项建议。其中一项是建议解决量子传感器缺乏可访问的测试平台的问题,尤其是对于小型初创公司而言。另外,需要在国家实验室或大学建立共享设施以促进跨学科研究并降低成本,使物理学家、生物学家和工程师能够与临床医生一起工作,进而更好的改进传感器设计。这些实验室可以帮助明确量子传感器相对于传统传感器的优势,从而加速其商业化进程。 专家认为,资金的优先方向也应该转向高可行性的生物医学项目。例如,开发稳健且成本效益高的OPM系统可以帮助更多的医院和研究中心获得先进的脑成像结果。 该报告还呼吁美国国立卫生研究院(NIH)等联邦机构为跨学科合作创造机会。这可能包括要求团队负责人协调传感器开发人员和医疗保健专业人员参与到资助提案的整个工作中来。 国立卫生研究院(NIH)和国家科学基金会(NSF)等联邦资助机构可能需要多学科团队来提交资助提案,从而促进研究人员和临床医生之间的早期合作。这种方法可以减少传统医疗保健行业对采用新技术的阻力,因为参与开发的临床医生通常更清楚传感器的优缺点。 该报告还强调了为高影响力生物医学应用提供定向资金的重要性。用于大脑和胎儿成像的光泵磁力计(OPMs)等技术的投资可以推动医疗保健领域的创新,并支持专注于量子传感器的小型企业推动促进合作伙伴关系和多学科团队的建立,确保这些尖端工具解决现实世界的医疗挑战。 分析师补充说,量子传感器开发人员通过参加医学会议和在美国医学会组织的活动中举办特别会议,积极与最终用户互动。 虽然量子传感器的潜在应用范围很广泛,但要真正实现它们则需要数年时间。许多技术仍处于概念验证阶段,其开发仍需要大量投资。然而,回报可能是变革性的,它将提供更好的医疗结果并降低整体医疗成本。 该报告得出结论,量子传感器可能“对生物医学行业产生重大影响”,但要实现这一目标需要科学、工业和政策之间的合作。报告建议,通过积极的投资和正确的合作伙伴关系,量子传感技术在医学中的潜在应用可能很快就会成为现实。