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神經(jīng)科學數(shù)字化創(chuàng)新白皮書發(fā)布：數(shù)字技術(shù)賦能神經(jīng)疾病全病程管理

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2024年11月28日 18:00

隨著老齡化的加劇，我國神經(jīng)疾病發(fā)病率在過去30年持續(xù)增長。其中，40歲及以上人群現(xiàn)患和曾患卒中人數(shù)約為1704萬，致死致殘率超過了心血管疾病、惡性腫瘤等，居于各種疾病之首1；同時，癲癇、阿爾茨海默病、帕金森病等嚴重神經(jīng)和神經(jīng)退行性疾病患者人數(shù)居高不下；此外，由神經(jīng)病變引起的脊髓性肌萎縮癥、肌萎縮側(cè)索硬化、多發(fā)性硬化癥等罕見病在近年也越來越多地為人關(guān)注。

這些神經(jīng)疾病嚴重影響患者生活質(zhì)量，并帶來了巨大的社會負擔，成為重大公共衛(wèi)生問題、社會問題和民生問題。攻克這些疾病對于改善人民健康福祉具有重大意義。然而，很多神經(jīng)疾病都源于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的病變，但目前又缺乏有效治療手段，關(guān)鍵原因在于對人類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和疾病相關(guān)神經(jīng)環(huán)路的檢測非常困難，嚴重阻礙了對包括腦疾病在內(nèi)的神經(jīng)疾病機制的理解。

因此，神經(jīng)科學在全球都得到了空前的重視。以神經(jīng)科學核心的腦科學為例，不僅首次單獨作為重點前沿領(lǐng)域列入我國十四五規(guī)劃，獲得百億元資金支持。全球市場規(guī)模也預(yù)計將在2024年突破100億美元，從而成為下一個有可能為人類社會帶來顛覆性影響的產(chǎn)業(yè)。

今日，全球神經(jīng)科學領(lǐng)域的先鋒——渤健與動脈網(wǎng)攜手編寫的《神經(jīng)科學數(shù)字化創(chuàng)新白皮書（2022）》正式發(fā)布并供行業(yè)免費下載。白皮書通過調(diào)研了解各類神經(jīng)科學的前沿技術(shù)應(yīng)用的使用場景、反饋和展望；并希望未來與不同行業(yè)參與者合作，創(chuàng)造出更合適的數(shù)字健康解決方案。

一直以來，渤健都在努力探索如何與嚴重破壞性神經(jīng)系統(tǒng)的疾病進行戰(zhàn)斗。在這個過程中，渤健也意識到通過引入數(shù)字技術(shù)，從而實現(xiàn)神經(jīng)科學領(lǐng)域的個體化和數(shù)字化健康可以更好地改善患者生活；進而進一步推動研究進展、改善臨床照護、增強患者賦能。醫(yī)療行業(yè)與科技行業(yè)可以攜手創(chuàng)造出更合適的數(shù)字健康解決方案，并將這些科技創(chuàng)新應(yīng)用到醫(yī)療行業(yè)中，為行業(yè)賦能并造福患者。

為什么神經(jīng)科學數(shù)字化創(chuàng)新大有可為？

何為神經(jīng)科學數(shù)字化創(chuàng)新？蛋殼研究院認為，數(shù)字創(chuàng)新廣泛存在于各個行業(yè)，其具有融合性，通過人工智能、傳感、通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)與云計算，虛擬與仿真等數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)字技術(shù)與神經(jīng)科學結(jié)合，有望在原有的技術(shù)軌道上實現(xiàn)數(shù)字化跨界創(chuàng)新。

當然，并不是每一個醫(yī)療健康行業(yè)的細分領(lǐng)域都可以得到同等的關(guān)注和發(fā)展。推動這些細分領(lǐng)域發(fā)展的因素很多，但總體而言可以歸結(jié)到四個核心驅(qū)動因素：疾病譜、政策、資本和技術(shù)。

疾病譜驅(qū)動無疑是決定一個細分領(lǐng)域是否能夠得到足夠關(guān)注和推動的根本所在。以抑郁癥為例，全球約有3億抑郁癥患者，其中我國約有5000萬，獨占1/6，且每年有約100萬人的死亡與抑郁癥有關(guān)聯(lián)2。

此外，全球65歲以上老年群體阿爾茨海默病的患病率高達4-7%，全球有超過5500萬患者。在這其中，我國65歲以上老年群體阿爾茨海默病的患病率為5.56%，約有1000萬名阿爾茨海默病患者，位居世界首位3、4。

神經(jīng)科學數(shù)字化創(chuàng)新的疾病譜驅(qū)動

更為重要的是，大腦這個由上千億神經(jīng)細胞組成的器官和脊髓組成的中樞神經(jīng)系統(tǒng)、乃至周圍神經(jīng)系統(tǒng)與人體的關(guān)聯(lián)至今還未被完全參透。例如，當前研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)30余種阿爾茨海默病的致病基因，但仍不足以利用基因檢測的手段對阿爾茨海默病進行預(yù)測。

這導致神經(jīng)疾病往往呈現(xiàn)“病因不明，無藥可醫(yī)”的境地，未得到滿足的需求量巨大，仍然需要行業(yè)攜手努力研發(fā)出有效的藥械及療法。

傳統(tǒng)治療手段的受阻，使得行業(yè)開始嘗試新的思路和手段實現(xiàn)破局。近年來高速發(fā)展的數(shù)字技術(shù)越來越受到高度重視。在政策層面，我國從2009年開始推動醫(yī)療健康領(lǐng)域的數(shù)字化創(chuàng)新應(yīng)用，并經(jīng)歷了開始階段（2009-2010年）、起步階段（2011-2015年）、穩(wěn)步推進階段（2016-2019年）、疫情推動爆發(fā)階段（2020-2021年）。

從2022年開始，我國開始制定并實施“十四五”規(guī)劃，對于數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用高度重視，并提出了數(shù)字經(jīng)濟概念，認為其是繼農(nóng)業(yè)經(jīng)濟、工業(yè)經(jīng)濟之后的主要經(jīng)濟形態(tài)。在“十四五”規(guī)劃中，數(shù)字技術(shù)將與醫(yī)療健康深度融合，從而構(gòu)建普惠便捷的數(shù)字民生保障體系，并實現(xiàn)智慧醫(yī)保的建設(shè)，醫(yī)療保障信息化水平也將顯著提升。

疾病的巨大需求和政策的推動帶動了資本對神經(jīng)科學數(shù)字化創(chuàng)新的看重，并重倉布局。根據(jù)動脈橙數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計，截至2022年3月底，共計有63家投資機構(gòu)布局我國神經(jīng)科學數(shù)字化技術(shù)賽道，其中不乏中國紅杉、高瓴、鼎暉投資、山藍資本等明星投資機構(gòu)。

從投資機構(gòu)的投資輪次分布看，天使輪和Pre-A輪最多，在所有投資中占比高達85%；此外，累計投資總額在1000萬人民幣以下的占比68%。這說明神經(jīng)科學數(shù)字化技術(shù)產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展早期，行業(yè)還有待發(fā)展；另一方面，行業(yè)未來的投資空間巨大。

行業(yè)期望數(shù)字技術(shù)能夠與醫(yī)療結(jié)合，全面在神經(jīng)疾病的“防（治）、診（斷）、控（制）、治（療）、康（復）”閉環(huán)中發(fā)揮作用。在防治階段，數(shù)字化不僅分析健康檔案數(shù)據(jù)，還提供疾病防治場景。在診斷階段，數(shù)字技術(shù)可以幫助實現(xiàn)診斷場所數(shù)字化、診斷工具數(shù)字化和診斷結(jié)果數(shù)字化。在控制階段，數(shù)字技術(shù)可以參與公共衛(wèi)生應(yīng)急治理，比如將公共衛(wèi)生局部數(shù)據(jù)整合，用于傳染病預(yù)警與溯源等方面。在治療階段，數(shù)字技術(shù)可以幫助實現(xiàn)治療手段和治療對象的數(shù)字化。在康復階段，數(shù)字技術(shù)可以廣泛參與疾病康復過程，并在遠程疾病管理和慢病管理領(lǐng)域有顯著的優(yōu)勢。

我國神經(jīng)科學數(shù)字化創(chuàng)新全景透視

蛋殼研究院認為，神經(jīng)科學數(shù)字技術(shù)是神經(jīng)科學與數(shù)字技術(shù)的交叉，目標是通過數(shù)字技術(shù)在神經(jīng)科學中引入新的應(yīng)用、流程、產(chǎn)品、服務(wù)及商業(yè)模式來提供可擴展的解決方案，從而為患者、醫(yī)療機構(gòu)、研究和支付賦能。

與其他數(shù)字技術(shù)一樣，神經(jīng)科學數(shù)字技術(shù)是可以將各種模擬或數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為電子計算機能識別的二進制數(shù)據(jù)（0和1）后進行運算、加工、存儲、傳送、傳播、還原的技術(shù)。根據(jù)其核心作用，神經(jīng)科學數(shù)字技術(shù)可以在“采集（輸入）-傳輸-存儲-處理-輸出”的經(jīng)典數(shù)據(jù)模型中扮演一個或幾個角色。

經(jīng)過多維度的研究，蛋殼研究院將神經(jīng)科學數(shù)字技術(shù)分為了七大類，分別是傳感技術(shù)、通信技術(shù)、腦機接口、大數(shù)據(jù)與云計算、人工智能、虛擬與仿真、數(shù)字療法。目前，這些神經(jīng)科學數(shù)字技術(shù)正在逐漸進入產(chǎn)品小試和商業(yè)應(yīng)用階段。此外，諸如神經(jīng)織網(wǎng)、納米電極和元宇宙等新興的技術(shù)概念也在近年來被不斷提出并研發(fā)，活躍異常的技術(shù)發(fā)展無疑也顯示了神經(jīng)科學數(shù)字技術(shù)的廣闊前景。

數(shù)字化技術(shù) 在不同類型神經(jīng)疾病的應(yīng)用成熟度分布

這些神經(jīng)科學數(shù)字技術(shù)在主要的神經(jīng)疾病應(yīng)用場景中已經(jīng)得到應(yīng)用。相對而言，腦卒中、運動障礙和抑郁癥等病種的應(yīng)用較為成熟。這與這些疾病的發(fā)病機制和治療流程相對清晰密切相關(guān)。在其他發(fā)病機制和治療手段尚不明確的神經(jīng)疾病領(lǐng)域，數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用還有待進一步探索。

具體來說，這些神經(jīng)科學數(shù)字化創(chuàng)新在信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和個性化上都可以發(fā)揮出優(yōu)勢。舉例來說，人工智能可以幫助醫(yī)生快速定位腦部影像病灶，從而提高醫(yī)生工作效率，緩解醫(yī)生的工作壓力。同時，人工智能沒有疲勞感，可以有效降低人為疏漏或錯誤。此外，人工智能更是可以幫助不同地區(qū)的醫(yī)生實現(xiàn)標準的一致化，普遍提高醫(yī)生們的診斷水平。

在七大類數(shù)字技術(shù)中，通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)和云計算扮演著底層基礎(chǔ)技術(shù)的角色。通信技術(shù)主要解決腦機接口、人工智能、數(shù)字療法、虛擬與仿真等技術(shù)應(yīng)用過程中數(shù)據(jù)的傳輸問題，是實現(xiàn)數(shù)據(jù)從采集到應(yīng)用的媒介。大數(shù)據(jù)與云計算技術(shù)則針對就醫(yī)全流程中產(chǎn)生的患者、檢驗、影像、體征、用藥、耗材等各類大數(shù)據(jù)進行處理、分析和計算，輔助醫(yī)生更好地對神經(jīng)疾病進行診斷、治療和康復。

傳感器則是目前最為廣泛應(yīng)用的數(shù)字技術(shù)之一。對人體數(shù)據(jù)的有效感知，依賴于包括物理傳感、生物傳感和化學傳感在內(nèi)各種類型的傳感器。人體所用傳感器需要具備體積小、質(zhì)量輕、功耗低、可靠性好、穩(wěn)定性高、易于集成等特點，目前使用的傳感器主要包括運動感知類傳感器、環(huán)境感知類傳感器和生理參數(shù)檢測類傳感器，其中生理參數(shù)檢測類傳感器用于檢測人體各項體征數(shù)據(jù)，比如血糖、心率、血壓等，是可穿戴設(shè)備提供各類健康和醫(yī)療服務(wù)的基礎(chǔ)。

腦機接口可以實現(xiàn)腦信號采集并與外部設(shè)備之間創(chuàng)建的連接，從而實現(xiàn)腦與設(shè)備的信息交換。這也是目前腦科學最受關(guān)注的領(lǐng)域之一，將是腦科學是否能夠進一步發(fā)展的關(guān)鍵之一。目前，根據(jù)設(shè)備是否侵入大腦，腦機接口分為侵入式腦機接口和非侵入式腦機接口。

人工智能是研究開發(fā)能夠模擬、延伸和擴展人類智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學，研究目的是促使智能機器會聽、會看、會說、會思考、會學習、會行動。用于醫(yī)療健康的人工智能技術(shù)主要需要處理影像、語音、文本及生物化學信息等數(shù)據(jù)，涉及影像分析、NLP、語音助手、知識圖譜、藥物發(fā)現(xiàn)、AI芯片、類腦智能等技術(shù)。

虛擬與仿真目前主要以XR技術(shù)的應(yīng)用為主。XR技術(shù)是包含VR、AR、MR以及后續(xù)技術(shù)路線的總稱。其中，VR代表虛擬現(xiàn)實，利用計算設(shè)備模擬產(chǎn)生一個三維立體逼真圖像形成的模擬環(huán)境，提供用戶關(guān)于視覺、聽覺等感官模擬場景。AR代表增強現(xiàn)實，通常借助設(shè)備如攝像頭獲取真實影像，再經(jīng)過信息技術(shù)處理，疊加聲音、動畫、圖像等信息后展現(xiàn)給用戶。MR則是虛擬和現(xiàn)實世界的合并，并基于此產(chǎn)生新的可視化環(huán)境。MR與AR、VR之間較大的區(qū)別就是可實現(xiàn)三維共存，并且實時互動。

數(shù)字療法則是近年熱門的技術(shù)門類，是一種向患者提供的、基于循證醫(yī)學證據(jù)的治療措施或干預(yù)措施。這些干預(yù)措施由高質(zhì)量的軟件程序驅(qū)動，其本質(zhì)是服務(wù)的數(shù)字化，核心功能則是用于預(yù)防、管理或治療某種疾病。它們可以單獨使用，也可以與藥物、設(shè)備或其他療法協(xié)同使用。數(shù)字療法與數(shù)字醫(yī)療（Digital Medicine）和數(shù)字健康（Digital Health）的概念有所重合，三者實際上是層層包含的關(guān)系，即數(shù)字健康＞數(shù)字醫(yī)療＞數(shù)字療法。其中，數(shù)字醫(yī)療針對特定的疾病患者，是符合數(shù)字健康概念且具有循證基礎(chǔ)的，適用于醫(yī)療流程的技術(shù)、平臺或者產(chǎn)品，但不一定采用軟件驅(qū)動的干預(yù)及治療措施。數(shù)字健康則可以同時針對健康人群和疾病患者，具有最廣泛的應(yīng)用范圍。

總結(jié)展望，神經(jīng)科學數(shù)字化創(chuàng)新技術(shù)的價值

蛋殼研究院認為，神經(jīng)科學在發(fā)展過程中與數(shù)字化的結(jié)合，將給醫(yī)療行業(yè)不同的參與主體帶來積極的影響。從最主要的醫(yī)療機構(gòu)、藥械企業(yè)、政府和患者四個參與方來看，神經(jīng)科學數(shù)字化創(chuàng)新均體現(xiàn)出對行業(yè)不同主體、不同醫(yī)療環(huán)節(jié)的價值賦能。

對醫(yī)療機構(gòu)而言，神經(jīng)科學數(shù)字化創(chuàng)新可以提升醫(yī)療機構(gòu)在診前、診中、診后全流程對患者病程疾病的管理參與度，優(yōu)化患者的治療方案，改善治療效果。對藥械企業(yè)而言，數(shù)字技術(shù)可以增強藥品、器械與醫(yī)療機構(gòu)的協(xié)作突出、放大傳統(tǒng)藥械企業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)品優(yōu)勢和治療效果，提升企業(yè)的效能。對政府而言，神經(jīng)類疾病醫(yī)療開支占比較高，數(shù)字化科技的運用將有利于降低醫(yī)療開支占比較高的神經(jīng)類疾病支出，降低整體社會醫(yī)療負擔，促進政策進一步扶持數(shù)字化在醫(yī)療應(yīng)用。對于患者來說，數(shù)字技術(shù)則可以補充篩查與康復環(huán)節(jié)的醫(yī)療手段，給患者更完善的服務(wù)，提高診療環(huán)節(jié)精準度，并在院外康復環(huán)節(jié)，為患者帶來更多指導。

動脈網(wǎng)認為，未來，借助神經(jīng)科學數(shù)字化創(chuàng)新，神經(jīng)疾病的醫(yī)療流程將從“評估診斷”轉(zhuǎn)向“疾病預(yù)防”，病種應(yīng)用從“后天性疾病”轉(zhuǎn)向“先天性疾病”，此外，多主體融合式協(xié)同創(chuàng)新也將成為主流。

神經(jīng)科學數(shù)字化創(chuàng)新趨勢

首先，數(shù)字化技術(shù)在神經(jīng)疾病的醫(yī)療流程應(yīng)用將從“評估診斷”向“精準醫(yī)療” 進行階梯式創(chuàng)新演進。數(shù)字化技術(shù)早期主要是輔助神經(jīng)疾病的評估診斷，提高診斷的準確性；中期將在神經(jīng)疾病的康復和愈后管理發(fā)揮作用，改善康復效果和患者的長期跟蹤管理；長期將解決神經(jīng)疾病的治療問題，輔助手術(shù)、輔助新藥開發(fā)等。通過精準醫(yī)療探索并揭示神經(jīng)疾病不為人所知的一面，以實現(xiàn)神經(jīng)疾病的高效預(yù)防，降低發(fā)病率，最大限度降低醫(yī)療費用支出。

其次，數(shù)字化技術(shù)在神經(jīng)疾病的病種應(yīng)用將從“后天性疾病”轉(zhuǎn)向“先天性疾病”演進。數(shù)字化技術(shù)優(yōu)先對那些發(fā)病機制明確且已有部分治療藥物的后天性神經(jīng)疾病提供輔助診斷、治療、康復以及管理。這些疾病有充足的臨床數(shù)據(jù)進行模型訓練，數(shù)字化技術(shù)能夠較好地識別疾病特征、治療手段。而對于那些病例數(shù)量少導致臨床數(shù)據(jù)不足的先天性神經(jīng)疾病，對數(shù)字化技術(shù)提出了較高門檻，需要長時間進行技術(shù)突破。

神經(jīng)科學數(shù)字化創(chuàng)新多主體協(xié)同模式

最后，神經(jīng)科學數(shù)字化創(chuàng)新必然會朝著多市場主體協(xié)同創(chuàng)新演變，包括創(chuàng)新企業(yè)、政府部門、投資機構(gòu)、科研院所、醫(yī)療機構(gòu)。創(chuàng)新企業(yè)主要定位于神經(jīng)科學數(shù)字化技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計、臨床試驗和市場推廣；政府部門負責理論研究經(jīng)費支持、產(chǎn)品審評審批；投資機構(gòu)負責提供社會資本，支持產(chǎn)品從研發(fā)到上市；科研院所主要負責理論研究和產(chǎn)品孵化；醫(yī)療機構(gòu)則推動臨床試驗和產(chǎn)品的臨床應(yīng)用。

除此之外，對于神經(jīng)疾病藥械研發(fā)而言，神經(jīng)科學數(shù)字化將可以提供疾病的數(shù)字測量工具，并通過傳感器、人工智能、虛擬現(xiàn)實、數(shù)字療法等技術(shù)突出、放大傳統(tǒng)藥械企業(yè)的產(chǎn)品優(yōu)勢和治療效果，提升研發(fā)效能。為最終攻克神經(jīng)疾病做出貢獻。

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