聚焦早期识别和早期干预“卡脖子”难题 创建认知障碍疾病数字诊疗新模式
聚焦早期识别和早期干预“卡脖子”难题 创建认知障碍疾病数字诊疗新模式
认知障碍疾病是当前中国老龄化社会面临的重大挑战，传统的诊疗方法因早期识别和早期干预的“卡脖子”难题以及相对低下的诊疗效率，已无法适应庞大患者群体的医疗服务需求。首都医科大学宣武医院唐毅教授带领项目组开展“认知障碍疾病数字诊疗平台的关键技术建立及推广应用”，聚焦认知障碍疾病诊疗的重大社会需求，潜心研究认知障碍疾病数字诊疗关键技术19年，揭示了认知障碍疾病的神经网络可塑性机制，攻克了数字化认知评估和干预等关键技术，成功构建了认知障碍疾病数字诊疗平台及线下三级认知障碍诊疗中心和线上数字诊疗平台相结合的、多层联动的认知障碍疾病数字诊疗新模式，显著提升了我国认知障碍疾病的早期识别、早期干预技术水平和诊治效率，有力推动了我国数字疗法产业的规范化发展。该项目荣获2023年中华医学科技奖医学科学技术奖一等奖。
揭示认知障碍的神经网络可塑性机制
认知障碍的神经机制理解是研发数字诊疗新技术的基础。项目组应用新型认知行为范式、神经电生理、脑磁图和核磁兼容脑电等认知神经科学关键技术，揭示了认知障碍的神经网络可塑性机制，在此基础上提出了认知障碍疾病数字诊疗的研究策略。
1. 揭示了认知障碍的神经网络可塑性机制
针对记忆功能障碍，项目组发现记忆编码相关的额颞叶神经网络功能连接水平下降，导致新旧信息混淆；针对语言功能障碍，项目组首次观察到语义、语音和句法加工随认知障碍进展表现出依次损伤的特征，额颞语言网络功能异常是其神经基础；针对执行功能障碍，项目组首次观察到执行功能相关神经网络加工效率下降，并伴有脑区亚网络间连接水平下降；针对感知觉功能障碍，项目组首次报道了双耳听觉整合损伤是阿尔茨海默病的关键感知觉损伤，而神经网络活动时间精准性下降是其神经基础。项目组进一步在神经环路层面明确认知障碍的机制，并在后续研究发现不同认知域的神经网络表现出跨通道补偿的可塑性机制。
2. 揭示了认知训练靶向神经网络可塑性改善认知功能的作用机制
项目组首先开展了靶向单认知域的认知训练研究，发现音乐训练可有效增强工作记忆容量，以及噪声环境下的语言功能，同时伴随语言感知网络与语言运动网络之间的功能连接增强。记忆编码训练能够显著增强记忆相关脑网络的神经活动效率从而提升记忆功能。继而，为解决患者中存在的多认知域损伤问题，项目组开展了靶向多认知域的认知训练研究，结果发现计算机辅助、多认知域、自适应性认知训练能够重建认知障碍患者内侧额叶和背外侧执行控制脑区之间的功能连接，揭示多认知域认知训练可通过靶向关键脑区神经网络可塑性改善认知功能。
3. 提出了认知障碍疾病的数字诊疗研究策略
项目组基于上述研究成果，梳理提出认知障碍疾病的系统论研究策略，提出需从分子致病通路和神经网络可塑性两个层面，对疾病进行整体思考和干预。系统论模型的提出为寻找认知障碍疾病新的预防措施和干预手段提供了新的研究思路和理论基础。目前针对认知障碍疾病的新药研发主要针对分子致病通路，而数字疗法可有效靶向神经可塑性，从理论层面说明数字疗法可以单独应用或与药物联合应用以改善患者的认知功能。
研发认知障碍疾病评估和干预的数字诊疗新技术体系
建立准确有效的评估和干预技术是数字诊疗应用的基础。项目组基于全国80万人群建立了首个认知功能正常值的标准常模，基于生成式自然语言处理等技术建立了智能化认知评估技术，基于靶向神经网络可塑性机制建立了数字化精准干预技术。
1. 建立了基于全国80万人群常模的认知评估技术和认知障碍预警系统
项目组牵头制定了国内第一个具有完全自主知识产权的认知评估体系，并以全国30个省份的80万人群为样本建立了我国首个覆盖全年龄段的认知功能常模，基于该常模首次描绘了我国民众随年龄发展的认知特点；继而，项目组将认知评估范畴拓展到感知觉功能评估，建立了基于双耳分听范式的感知觉评估技术，识别阿尔茨海默病的准确率达94%；在此基础上建立了基于认知功能损伤进程的认知障碍风险预警系统，其敏感性为88%，特异性为92%。
2. 建立了靶向神经网络可塑性的多认知域协同精准干预技术
项目组首先构建了针对单认知域的认知训练技术体系，面向记忆功能建立了工作记忆、情景记忆、知觉编码等训练技术，面向语言功能建立了执行控制、流畅性、语义分辨等训练技术，面向执行功能建立了任务切换、加工速度、感觉域限等训练技术。项目组进一步建立了针对多认知域的个体化最优干预方案，基于患者认知损伤特征和神经网络可塑性特征，应用深度神经网络拟合相关因素与训练效果之间的关系，进而在百万量级组合基础上构建出最优训练效果组合模型，并根据实际训练效果动态反馈调整，实现了“千人千方”的个性化认知训练方案定制。
3. 构建了适合老年人的数字诊疗实时人机交互的数字虚拟人
项目组立足构建适合老年人的人机交互界面，研发了面向认知障碍疾病评估和干预场景的数字虚拟人。应用生成式自然语言处理技术实现与患者自然沟通，应用面部微表情识别技术帮助患者调节心理状态完成评估干预任务，从而实现以数字虚拟人代替医护人员实现与患者的实时人机交互，极大地提升了诊疗便利性和效率。
构建数字诊疗平台行业规范及诊疗新模式
基于研发的数字诊疗关键技术体系，项目组构建了涵盖认知障碍疾病评估、决策和干预的一体化数字诊疗平台，建立了数字诊疗指南和行业标准，推动形成线下线上相结合、多层联动的认知障碍疾病数字诊疗新模式，为认知障碍疾病的早期筛查和早期干预提供了新方案。
1. 构建了认知障碍疾病数字诊疗综合平台
项目组采用将规则和海量多维数据相融合的异构大数据算法，实现多源数据识别与融合、云端实时响应终端，构建了集认知障碍疾病评估、决策和干预全流程的智能化、整合式的数字诊疗综合平台，通过智能终端可用于居家训练、社区筛查管理、医院诊疗等不同场景。
2. 建立了认知障碍疾病数字诊疗临床指南和行业标准
项目组牵头制定了《认知训练中国专家共识》《认知训练中国指南》《认知数字疗法中国专家共识》等国内国际指南共识；牵头制定了《认知数字疗法规范（T/CECCEDA 001-2023）》《认知数字疗法网络安全指南》《认知数字疗法实施管理指南》等行业标准，对我国数字疗法产业的快速健康发展起到了有力的推动作用。
3. 形成了线下线上相结合、多层联动的认知障碍疾病数字诊疗新模式
项目组率先在首都医科大学宣武医院开设了认知训练专科门诊，应用数字诊疗平台实现了线下认知训练门诊与线上认知训练平台相结合的诊疗模式，提高了诊疗的可及性和患者的依从性。基于上述工作，项目组受国家卫生健康委委托，承担了国家认知障碍疾病专科能力建设项目，通过认知障碍疾病数字诊疗平台，实现核心高级认知中心、高级认知中心和记忆防治中心三级认知中心的有效互动、数据共享和诊疗同质化，形成了医院、社区和家庭有效联动的认知障碍疾病干预特色服务模式。
结语
项目组推动认知障碍疾病数字诊疗关键技术从无到有，再到规范化同质化发展，创建了我国认知障碍疾病数字诊疗新模式。项目组发表论文452篇，获批授权发明专利21项，软件著作权35件，新产品11套，医疗器械注册证3项，牵头制定标准共识和指南8项，累计培养认知障碍疾病专业医护人员3500余人。数字诊疗平台已应用于国内382家医院，为全国10余万名患者提供了认知训练干预，推动了优质医疗资源向基层沉降的进程，提升了我国认知障碍疾病的筛查率和干预效果，有效缓解了我国认知障碍疾病早期识别和早期干预“卡脖子”问题的困局。