中山六院:個性化診療,冰冷手術臺上的數(shù)據(jù)溫度
“醫(yī)療的背后,是對生命的探索,是對人與自然關系的把握!
《深度醫(yī)療》的譯者后記中這樣寫道。
中山大學附屬第六醫(yī)院(以下簡稱“中山六院”)結直腸外科手術室,患者小王(化名)正在接受一場有“大數(shù)據(jù)”助診的手術。
在這之前不久,年僅28歲的小王被診斷超低位直腸癌,腫瘤下緣距離肛門齒狀線僅2厘米,腫瘤縱徑有5厘米,并且已浸潤穿透腸壁全層,直腸系膜多發(fā)可疑轉(zhuǎn)移淋巴結。按照常規(guī)治療模式,小王需要切除肛門,終生與造口相伴。此外,小王還需要接受術前輔助放化療,放療給盆腔帶來的放射性損傷將不可避免地將損傷他的生育功能。
如何在手術的根治性和術后的生活質(zhì)量之間找到最佳平衡點?
中山六院結直腸肛門外科吳小劍主任醫(yī)師團隊為小王制定了新的輔助治療方案,在強化藥物治療,爭取最大程度縮瘤效果的同時避免放療損傷。與此同時,吳小劍團隊將前期開發(fā)的“直腸癌新輔助治療療效深度學習預測人工智能(AI)模型”用于評估患者療效。如術前預測,術后小王腫瘤療效評估0級,也就是顯微鏡下未見腫瘤細胞殘留。
世界上沒有兩片樹葉是相同的,在同樣的疾病面前,每位患者都是獨立而不同的個體。如何通過個人醫(yī)療數(shù)據(jù)的復雜全景圖優(yōu)化臨床醫(yī)療決策?大數(shù)據(jù)驅(qū)動醫(yī)療已經(jīng)提上日程。
個性化診療漸行漸近
臨床中普遍使用“一刀切”或循證醫(yī)學的模式為大多數(shù)患者設計一種治療措施,但患者個體的基因、環(huán)境和生活方式是千差萬別的。同樣的治療方法對一部分患者有效,但對另外一部分患者卻可能無效。
中山大學附屬第六醫(yī)院副研究員、計算腫瘤學博士高峰
“在醫(yī)學診療上,醫(yī)生如果可以多一個依據(jù)去做更好的判斷,只要比隨機亂猜好那么一點,就是很大的進步。不要讓病人試錯,這就是精準醫(yī)學需要做的!敝猩酱髮W附屬第六醫(yī)院副研究員、計算腫瘤學博士高峰在采訪中表示。
美國科學院醫(yī)學研究所的一項調(diào)研顯示,目前美國臨床中使用的治療方法,就有30%無效甚至有害,每年浪費醫(yī)療資源8600億美元。
減少誤診和過度醫(yī)療操作對于患者來說同樣重要。我們常聽說的靶向藥其實就屬于精準醫(yī)學的范疇內(nèi)。靶向藥物能瞄準特定的病變部位,并在目標部位蓄積或釋放有效成分,在提高藥效的同時抑制毒副作用,減少對正常組織、細胞的傷害。
精準醫(yī)學也被稱為“數(shù)字醫(yī)學”,是一個建立在了解個體基因、環(huán)境和生活方式基礎上的新型疾病治療和預防方法。它是以個體化醫(yī)療為基礎,隨著基因組測序、生物信息與大數(shù)據(jù)、云計算等前沿科技的交叉應用而發(fā)展起來的新型醫(yī)學概念與醫(yī)療方式。
“只有數(shù)字化才能成為真正的資源”
電影《我不是藥神》讓很多人知道了被白血病患者尊為活命神藥的格列衛(wèi)。之所以成為“神藥”,是因為我們已經(jīng)確定了慢性髓性白血病很大一部分是因為費城染色體變異導致的,而格列衛(wèi)可以治愈90%以上。“但大部分腫瘤我們還不知道到底是怎么回事,所以沒辦法完全治愈他。”高峰說。
世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究署(IARC)發(fā)布的2020年全球最新癌癥負擔數(shù)據(jù),結直腸癌是全球范圍內(nèi)發(fā)病率排名第三(2020年新增病例193萬)、致死率排名第二(2020年新增死亡病例94萬)的癌癥類型。結直腸癌可能發(fā)生在任何年齡,近30年來,50歲以下的年輕人群中結直腸癌的發(fā)病率持續(xù)攀升,及早發(fā)現(xiàn)、診斷,以及的手術根治性和術后生活質(zhì)量對于治療結直腸癌來說尤為重要。
“我們不可能消滅腫瘤,但醫(yī)學技術的進步可以讓我們把腫瘤變成慢性病。就像糖尿病一樣,雖然用胰島素不方便,但不會影響大家的生存!案叻逭f。
如今,中山六院正在不斷探索以精準醫(yī)學為代表的新醫(yī)學模式,將大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)字技術引入醫(yī)療領域,通過數(shù)據(jù)驅(qū)動,尋找更好的治療方案。
“只有數(shù)字化才能成為真正的資源。”本科學計算機,博士攻讀醫(yī)學專業(yè)的高峰更深諳數(shù)字驅(qū)動現(xiàn)代醫(yī)療的意義,“通過真實世界樣本剖析腫瘤的分子異質(zhì)性是實現(xiàn)個體化治療的必要手段,但現(xiàn)行臨床數(shù)據(jù)庫不能很好的記錄分子特征,而生物樣本庫存儲的組織、血液、糞便樣本的流通性、可訪問性、可復用性都是問題!
中山六院基于浪潮分布式存儲平臺構建了癌癥數(shù)字化生命資源庫。通過整合來自高通量檢測手段的多組學數(shù)據(jù)和醫(yī)療信息系統(tǒng)中的結構化病歷、數(shù)字病理、醫(yī)學影像,實現(xiàn)現(xiàn)有臨床資源數(shù)字化,做到“有數(shù)有據(jù)”;基于數(shù)字化的生物醫(yī)學資源構建大數(shù)據(jù)圖譜、開發(fā)醫(yī)學人工智能 實現(xiàn)數(shù)據(jù)知識化,提供輔助精準診療手段;通過“互聯(lián)網(wǎng)+”醫(yī)院將先進的AI輔助診療技術下沉到基層,提高醫(yī)療質(zhì)量。大數(shù)據(jù)、人工智能技術在精準醫(yī)學領域的應用,幫助腫瘤患者獲得個性化治療方案。全程數(shù)字化讓這一切成為可能。
中山六院基于大數(shù)據(jù)平臺推進精準醫(yī)療
不管修路,只管開車
全程數(shù)字化意味著,真實世界之外需要建立一個基于數(shù)據(jù)的虛擬現(xiàn)實。
除了存在醫(yī)院PACS系統(tǒng)里的傳統(tǒng)的CT、核磁影像,在腫瘤這個領域還會有基因檢測數(shù)據(jù)的存儲、分析,在精準醫(yī)學領域,這些數(shù)據(jù)會成為醫(yī)學研究和臨床的重要支撐。
數(shù)據(jù)量大、性能高是醫(yī)療大數(shù)據(jù)研究的突出特征。一次高精度影像檢測數(shù)據(jù)量高達10G以上,一次基因檢測產(chǎn)生100GB海量數(shù)據(jù)。人類基因組包含30億個堿基對,即使是對人體局部部位進行測序,大樣本的批量處理也會帶來極高的性能需求。
以結直腸癌測序為例,要對2000對4000例(每個患者測一個正常組織和一個癌變組織)的測序數(shù)據(jù)完成一次全基因組測序,基于目前醫(yī)療機構現(xiàn)有的設施需要耗費長達數(shù)年的時間。這就需要構建一個性能強大、穩(wěn)定可靠的醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺,支撐起生命醫(yī)學全生命周期的研究。
“我們的訴求首先是基因數(shù)據(jù)的安全保證,同時還要在保證連續(xù)讀寫性能的情況下快速做分析!备叻灞硎尽
浪潮存儲
中山六院的醫(yī)療信息數(shù)據(jù)與多組學數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)架構將數(shù)據(jù)分析存儲和數(shù)據(jù)歸檔存儲分離。其中,數(shù)據(jù)分析存儲采用高性能的AS13000G5-H存儲,每節(jié)點配置36塊14TB SATA硬盤,搭載BeeGFS文件系統(tǒng),并行存儲系統(tǒng)可提供15GB/s帶寬; 數(shù)據(jù)歸檔存儲采用高吞吐的浪潮AS13000G5-M36存儲,每節(jié)點配置5塊1.92TB SSD硬盤和30塊14TB SATA硬盤,搭載簡潔高效的浪潮海量存儲軟件系統(tǒng)。
AS13000G5-H和M集群分別為前端計算節(jié)點提供獨立目錄,根據(jù)業(yè)務需要,指定數(shù)據(jù)存儲位置,不同層級存儲之間的數(shù)據(jù)遷移采用集群內(nèi)置工具完成。
這樣的分布式存儲架構既能實現(xiàn)橫向擴展,節(jié)點故障自動切換,減少對上層業(yè)務的影響,也可以通過存儲節(jié)點上數(shù)據(jù)均衡分布,提高系統(tǒng)的容量利用率。
對此,浪潮信息存儲產(chǎn)品線總經(jīng)理李輝表示:“平臺化是存儲產(chǎn)業(yè)大勢所趨。”存儲平臺化,有利于存儲產(chǎn)品兼容并蓄,構建起全面能力,針對不同場景進行快速迭代和響應,從而真正發(fā)揮數(shù)據(jù)基礎設施的價值,釋放數(shù)據(jù)活力。
IDC預測,2021年中國軟件定義存儲(SDS)市場增速將達到60.7%,2.4倍于中國存儲市場平均增速。面對快速增長、復雜多元的新數(shù)據(jù)挑戰(zhàn),李輝表示:“下一步,我們會從產(chǎn)品上往解決方案轉(zhuǎn),圍繞數(shù)據(jù)從采集到銷毀的全生命周期做解決方案。我們最終還是希望用戶的精力和資源能夠從底層釋放出來,把底層的事情交給我們這樣專業(yè)的廠商。用戶只需要專注在自己的業(yè)務層面,就像是我們在道路上通行,就是‘不管修路,只管開車’!
李輝的底氣則來自于浪潮持續(xù)推進智慧計算戰(zhàn)略,打造在算力、算法、數(shù)據(jù)三位一體的核心競爭力,以及在分布式存儲領域加大的創(chuàng)新與投入。浪潮推出業(yè)界唯一以“一套架構承載塊、文件、對象、大數(shù)據(jù)多種數(shù)據(jù)服務”的超大規(guī)模分布式存儲平臺,浪潮AS13000以6,300,529 IOPS、0.781ms時延的評測值刷新了SPC-1全球分布式存儲性能最高記錄,產(chǎn)品技術達到國際領先水平。
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