在医学发展的历史长河中，有这样一类医生，它们的成就不止于通过双手治病救人，他们还通过对诊疗方式的创新，革新全世界医生的行为方式，造福更大范围的病人。例如开创了微创手术的德国医生库尔特·席勒。

 

本文要介绍的创业公司HeartFlow的联合创始人Christopher K. Zarins也是这样一名医生。作为医生，他在美国排名前10的医学院芝加哥大学医学中心做了17年的心血管外科主任。

 

1993年，他在斯坦福大学发表了主题为血流速度与心脏健康的演讲，当时台下的听众不是医学生，而是斯坦福大学的一批年轻的工程师。这些工程师经常把所学应用于研究航天、天文学、交通等领域，而这次演讲则是为工程学和心血管疾病的诊断的结合创造了契机。

10年后，当时台下的一位年轻工程师Charles Taylor在2007年和Christopher K. Zarins一起创立了HeartFlow。当时演讲碰撞的一个想法，现在已经是估值15亿美元的独角兽。

目前，HeartFlow从GE Ventures、Wellington Management、BlueCross BlueShield Ventures等投资者处总募资4.67亿美元。产品在已经在美国、日本、加拿大等地区开始使用，全球已经有4万例患者应用HeartFlow的CT-FFR产品。

 

2018年，全球共有5家医疗器械公司融资超1亿美元，分别是PROCEPT融资1.18亿美元、Heartflow融资1.5亿美元、Outset融资1.32亿美元、Butterfly融资2.5亿美元、AURIS融资2.2亿美元后被强生34亿美元收购。

 

其中，PROCEPT和AURIS是手术机器人制造商，Butterfly专注于掌上超声，Outset则是制造小型家用透析机。和上述硬件制造商不一样，HeartFlow是其中唯一一家软件诊断公司。

 

HeartFlow是如何诞生的？在未来，HeartFlow还有哪些发展方向。动脉网对HeartFlow进行了分析调查，整理出以下重点信息：

1、HeartFlow采用流体力学、工程学和人工智能深度学习等技术在静态CT影像数据之上模拟心脏压力与血流速度，计算得出血流储备分数，减少不必要的侵入式检查。

2、CT-FFR在实际应用中也有其局限性；此外，HeartFlow的PCI手术规划产品也已经获得FDA批准。

3、在商业模式，HeartFlow采用云端模式，医院将数据上传到云端后，由工程师进行专业计算。HeartFlow的CT-FFR产品目前已经被美国医疗保险和医疗补助服务中心（CMS）和大部分商业保险覆盖。

  

利用算法代替昂贵耗材

 

对于人工智能，有一种论调认为AI最终会代替人类。但其实AI的敌人不是人类，而是人类未解决的问题，在CT-FFR这一产品中，HeartFlow的工程师们用研发的算法代替了昂贵的耗材，让患者免于进行不必要的侵入检查，减少不必要的介入手术。

 

心脑血管疾病是人类死亡的头号杀手。根据世卫组织统计，全世界每年死于心脑血管疾病的人数高达1500万人。

CT-FFR在临床上主要应用的疾病是心脑血管疾病中高发的慢性和稳定型动脉粥样硬化。对于这种疾病， 很多年来临床上一直在影像学和形态学的指导下进行介入治疗，实际上，单纯的影像学和形态学的指导存在缺陷，不能确定患者是否存在功能学意义上的缺血。但是近年随着功能学检查的不断进步，特别是FFR标准的建立弥补了这方面的不足。

 

在传统的诊疗流程，慢性稳定型心血管疾病患者到达医院后，可以采用心电图、超声、PET-CT和CTA等方式判断是否需要进行冠脉造影。

 

冠脉CTA通过CT造影及计算机三维重建呈现出血管的走形及狭窄程度。

 

冠脉造影由美国克利夫兰医学中心医生Sones发明，它通过在手腕处桡动脉穿刺，进导丝直至心脏冠脉血管，然后打入造影剂，直观的观察造影剂在冠脉各个血管的充盈情况。出现充盈缺损，则证明血管有斑块导致狭窄。医生再根据血管狭窄情况，分析是否安装支架扩开血管。目前，冠心病诊断以冠状动脉造影显示管腔狭窄≥50%为标准。

 

这种通过影像学的方式判断患者是否存在狭窄有一定的缺陷。影像学上看到的狭窄并不一定是功能学意义上的缺血，不单纯是临界病变，甚至在影像学上看到较为严重的狭窄，功能学上也是可能不缺血的，这类病人可以延迟血运重建，标准的药物就可能达到理想的效果。

 

比如，冠脉造影诊断的血管狭窄50％～70％的患者，如果我们对这种病变去介入干预，那么有三分之二会过度治疗，如果完全采用药物治疗，则有三分之一的病人可能会错失介入治疗的机会。

 

而冠状动脉血流储备分数（FFR）在上世纪90年代问世，FFR是指冠状动脉存在狭窄病变的情况下，该血管所供心肌区域能获得的最大血流与同一区域理论上正常情况下所能获得的最大血流之比。

 

比起冠脉造影能够只能看到病变狭窄程度而言，FFR可以评价狭窄到底对远端血流产生了多大影响。此外，FFR还可以准确地评价冠脉病变与心肌缺血的关系，并进而指导制定合理的治疗决策，改善患者的预后。

 

但是在CT-FFR出现之前，测量FFR的方式是通过造价高昂的压力导丝，不仅有创而且价格高昂。

 

而HeartFlow研发的基于CTA影像用流体力学和深度学习计算FFR值，用算法代替了有创的压力导丝。CT-FFR提供了简化的工作流程，可减少不必要的侵入性测试和放射线照射。

 

CT-FFR对于诊疗流程的改变

 

从技术原理上看，据悉，HeartFlow的计算方式是通过有限元分析，从FDA的审批证书的使用说明上可以看到，HeartFlow CT-FFR是一种用于临床定量和定性分析后处理软件。

在获得了慢性冠状动脉疾病患者的CT DICOM数据后，它可以计算FFR值。计算FFR值的过程是通过数学推导而出，它从静态的CT图像数据中生成的三维计算机模型中模拟血流的压力和速度，进而计算出FFR值。

 

从时长来看，HeartFlow的计算过程要耗费数小时，医生才可收到HeartFlow 的分析，HeartFlow的产品在台式机和移动设备上都可使用。

 

不过值得一提的是，CT-FFR也尤其局限性，对于怀疑患有急性冠状动脉综合征和复杂的先天性心脏病，以及此前进行过冠状动脉搭桥手术的患者、体重指数＞30的患者并不适用HeartFlow的CT-FRR分析。

 

其次，对于心脏内有冠状动脉金属支架、有植入起搏器和人工瓣膜的患者、患有严重心律不齐患者和冠状动脉钙化过多的患者，因为他们的身体情况会影响CT数据采集质量，直接影响HeartFlow CT-FFR分析的有效性和准确性。

 

商业化进程：在四个国家获批上市，在美国大部分可以医保支付

 

虽然HeartFlow首个产品是CT-FFR，现在HeartFlow已经在心血管影像产品上进行扩展，开发出了另一大产品，HeartFlow手术规划器（HeartFlow Planner）。

 

CT-FFR已经为大家所熟悉，而HeartFlow规划器则是可以帮助医生实现实时虚拟建模。医生可以用虚拟的模型逐个探索血管手术的多个临床方案，医生可以在进入导管室之前审查和修改治疗计划，成为计划PCI手术的工具。

 

首先，医生可以用规划器进行心血管狭窄标注。对于需要进行手术的地方，医生可以尝试修改建模后的血管的狭窄程度是否会对血流产生影响。

 

在2019年9月13日，HeartFlow的手术规划产品也获得了FDA的批准。

 

从商业模式上来看，HeartFlow的商业模式是医院将数据上传到云端后，结合算法软件和丰富的临床经验进行计算。

 

目前，它已在美国、英国、欧洲、加拿大和日本的200多家机构中使用，迄今为止已为40,000例患者使用。

 

CTA和HeartFlow Analysis（CT-Flow路径的两个步骤）均可在市场上买到。据悉，美国医疗保险和医疗补助服务中心（CMS）和大多数主要商业保险公司均已将HeartFlow Analysis纳入医保报销。

 

来自HeartFlow官网的统计数据显示，HeartFlow Analysis减少了83%的不必要的血管造影和侵入式检查。

 

HeartFlow表示，将HeartFlow纳入护理诊疗策略的医院，在一年后，使每位患者的医疗系统总成本降低了4,000多美元。常规护理策略的平均每名患者每年平均费用为$12,145，而HeartFlow指导策略的平均费用为$8,127。计入1,500美元的HeartFlow分析成本后，成本降低了26％。

 

1995年开始研发，合作契机源于一次大学讲座

 

HeartFlow的创业故事可以说是一个完美的科技如何有效提升生存质量和生命的故事。但是这项技术的诞生可以说实属偶然。一位工程师和资深的血管外科的主任的相逢，带来了这项创新性的技术。

 

1993年，HeartFlow的创始人Charles Taylor还在斯坦福大学攻读工程学博士学位。当他去听了当时的血管外科主任Christopher K. Zarins（HeartFlow后来的联合创始人）的一场演讲。当Charles Taylor听到Christopher K. Zarins医生谈到血液流动和心脏健康的关系，这名年轻的工程师突然意识到，他过去几年一直在研究的计算机建模技术可以用于量化患者的动脉血液流动。

 

有了这个大胆的想法后，Charles Taylor和斯坦福大学的机械工程学教授Chris and Tom Hughes一起完成了博士研究，研究的主题就是动脉血流的计算机建模，并首次进行了血流模拟医学影像学数据在动脉中的作用。

 

后来Charles Taylor也成为斯坦福大学教授，持续研究计算机仿真技术。直到2007年，他才和Christopher K. Zarins教授一同创立了HeartFlow。后来的故事开始顺风顺水。

 

2011年，HeartFlow取得CE认证，在欧洲进行销售；

2014年，HeartFlow的CT-FFR产品获得FDA的de novo 510（k）许可，在美国销售。

2015年，在加拿大进行销售，在全世界范围获得150种专利。次年，进入日本市场。

2017年，宣布和西门子达成合作。

2019年，heartflow planner获得FDA批准。

HeartFlow的成功也带动了一大批研发CT-FFR创业企业的发展，在中国也诞生了一批专注于CT-FFR的企业。在2020年1月15日，中国也有一款CT-FFR产品获批。在未来，这个市场将如何发展，我们可以拭目以待。