從2016年到現(xiàn)在,醫(yī)學(xué)影像人工智能在將近4年的時(shí)間里發(fā)展迅速。早在2016年至2017年期間,影像AI產(chǎn)品主要集中的病種有糖網(wǎng)和肺結(jié)節(jié),2018年逐漸擴(kuò)大病種范圍,包括骨齡、乳腺、腦出血、骨折等等。去年一些AI公司和醫(yī)院也進(jìn)行了臨床驗(yàn)證、尋求多病種模型的研發(fā)和應(yīng)用。
2020年上半年已經(jīng)有三四家企業(yè)獲得了三類(lèi)醫(yī)療器械注冊(cè)證(下稱“三類(lèi)證”)。隨著衛(wèi)健委對(duì)智能化醫(yī)療機(jī)構(gòu)、智能化醫(yī)院認(rèn)證的開(kāi)展,相信未來(lái)智慧醫(yī)院、智慧科室的概念會(huì)深入人心,而且會(huì)真正實(shí)現(xiàn)智慧醫(yī)院的全流程改造,這應(yīng)該是不遠(yuǎn)的愿景。
中國(guó)的創(chuàng)業(yè)公司很多,涉及AI的醫(yī)學(xué)影像初創(chuàng)公司將近70家,公司發(fā)展百花齊放,也良莠不齊。目前,有幾家公司已獲得CFDA三類(lèi)證,比如針對(duì)腦腫瘤、冠脈FFR和眼底疾病等AI產(chǎn)品,多數(shù)公司產(chǎn)品已有二類(lèi)證,有的還拿到了FDA和歐盟CE認(rèn)證。
隨著產(chǎn)品種類(lèi)的豐富化,逐漸貼近于醫(yī)生想要的臨床場(chǎng)景,醫(yī)院里面的醫(yī)生和患者也越來(lái)越以積極的態(tài)度接受和使用AI??v觀整個(gè)資本圈或者人工智能圈,醫(yī)學(xué)影像AI產(chǎn)品仍是關(guān)注熱點(diǎn)。同時(shí),各個(gè)公司在商業(yè)環(huán)節(jié)正積極探尋落地方式,部分地方政府進(jìn)行了有效的落地探索。
診斷性產(chǎn)品是現(xiàn)階段醫(yī)學(xué)影像AI產(chǎn)品的主流
醫(yī)學(xué)影像AI產(chǎn)品有些已經(jīng)在臨床常規(guī)工作中廣泛使用,甚至一線醫(yī)生對(duì)AI產(chǎn)品產(chǎn)生了依賴性。
以肺結(jié)節(jié)為例,2017年上海長(zhǎng)征醫(yī)院放射科一線醫(yī)生使用肺結(jié)節(jié)AI模型的月點(diǎn)擊率大概50%左右,2018年為60-70%。疫情期間雖處于停滯狀態(tài),但在2020年3月份恢復(fù)工作后,其使用率快速恢復(fù)到80%以上。
由此可得見(jiàn),肺結(jié)節(jié)AI產(chǎn)品有著不錯(cuò)的臨床使用效果,醫(yī)生和AI工具的結(jié)合基本上可以達(dá)到不漏診,尤其是對(duì)于6毫米以下的小結(jié)節(jié)。
現(xiàn)階段,診斷性產(chǎn)品在AI產(chǎn)品的研發(fā)熱度上位居首位,主要是影像診斷、病理診斷等。其次是臨床決策、數(shù)據(jù)管理、挖掘及手術(shù)方案的制定。
放眼未來(lái)5-10年,臨床治療的決策、方案制定可能會(huì)躍居第一位,診斷會(huì)降至第二位,緊跟其后的是疾病預(yù)防、康復(fù)護(hù)理以及大健康等產(chǎn)業(yè)。
未來(lái)AI產(chǎn)品,要以患者為核心,多模態(tài)的數(shù)據(jù)為學(xué)習(xí)材料?;?a target="_blank">深度學(xué)習(xí)融合的多種算法,爭(zhēng)取覆蓋醫(yī)療全流程、全病種各個(gè)環(huán)節(jié),未來(lái)產(chǎn)品不會(huì)是單一形態(tài),組合形態(tài)或者整體解決方案將會(huì)成為常態(tài),也會(huì)在早期篩查、診斷、治療決策、預(yù)后管理上面發(fā)揮越來(lái)越大的作用。
醫(yī)學(xué)影像AI在未來(lái)會(huì)呈現(xiàn)多種發(fā)展趨勢(shì)
第一,向產(chǎn)品多樣化發(fā)展。
從產(chǎn)品分類(lèi)上來(lái)看,目前,57家初創(chuàng)企業(yè)中,從事影像診斷的占77%,搭建云平臺(tái)的只有7%,其它病例診斷、放療、手術(shù)輔助等占5%,這些大部分都集中在影像診斷大分類(lèi)上,總體而言太為擁擠。
從病種來(lái)看,主要集中在肺部、眼部、心血管,在病種上泛化不夠。從產(chǎn)品的分類(lèi)到病種上都需要進(jìn)一步向多樣化發(fā)展、擴(kuò)大覆蓋面。
第二,加深產(chǎn)品功能垂直深度。
以肺結(jié)節(jié)為例,理想模型不僅要檢出病灶,還要實(shí)現(xiàn)圖像的分割、量化、定性、隨訪等信息,最后出具結(jié)構(gòu)化報(bào)告。在整個(gè)影像工作流程呈現(xiàn)全鏈條、全棧式的深度解決方案。
從冠脈的解決方案看,產(chǎn)品不僅包括圖像處理功能,還包含疾病診斷和結(jié)構(gòu)化報(bào)告,如果結(jié)構(gòu)化報(bào)告符合質(zhì)控要求,才能真正解決臨床工作中的影像痛點(diǎn)。
第三,單部位向多部位發(fā)展或者單病種向多病種多任務(wù)模型發(fā)展。
臨床影像檢查是基于部位申請(qǐng)和實(shí)施的,一個(gè)部位包括多個(gè)器官,一個(gè)器官包括多種疾病。倘若影像AI臨床上只能檢測(cè)出單一器官里面的某一種疾病是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。
比如肺部不僅有肺結(jié)節(jié),還有間質(zhì)性增生、肺炎等等各種病變,肺的AI模型就需要檢出肺部的各種病變。一個(gè)病人去做胸部CT,不可能只針對(duì)肺組織,還要看心血管系統(tǒng)、縱隔、胸壁、橫隔等,這些解剖部位的疾病也都要能夠檢出,這樣才能滿足臨床的需求。
基于部位的多病種、多任務(wù)模型,是未來(lái)臨床場(chǎng)景的發(fā)展方向。
第四,軟硬一體化是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
AI作為深度學(xué)習(xí)的模型,對(duì)于普通消費(fèi)者來(lái)說(shuō)不易感知,需要借助載體看到產(chǎn)品的形態(tài)。
AI算法與硬件融合,可以提升智能密度,降低50%-80%建設(shè)投入;而軟件功能的有效釋放則需要硬件、硬件系統(tǒng)架構(gòu)支撐及人機(jī)交互界面,從而使得AI產(chǎn)品能夠最為有效的滿足病人的治療需求和醫(yī)生的診斷需求。
第五,基于互聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源下沉。
互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療輔以AI產(chǎn)品,能夠通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)落地到基層,以此提升基層的診斷水平,實(shí)現(xiàn)大醫(yī)院優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源的下沉和分級(jí)診療。
如果人工智能做到圖像質(zhì)控、報(bào)告質(zhì)控、診斷質(zhì)控,從而可以推進(jìn)國(guó)家醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量的同質(zhì)化建設(shè)。醫(yī)生也可以突破時(shí)間和空間限制,最大程度地發(fā)揮作用,保證其質(zhì)量、效率和安全性。
第六,打造診療閉環(huán)。
醫(yī)療不是單純的診斷。從診前、導(dǎo)診、問(wèn)診、診斷、檢查、治療的完整過(guò)程,整個(gè)閉環(huán)都需要AI的參與。合理設(shè)計(jì)AI產(chǎn)品的全流程覆蓋也是未來(lái)發(fā)展的一大需求和挑戰(zhàn)。
第七,整體解決方案或者平臺(tái)化解決。
目前硬件設(shè)備廠商和信息化廠商都在致力于打造智能化醫(yī)院或科室的平臺(tái),以整合AI產(chǎn)品為入口。希望AI產(chǎn)品能夠覆蓋整個(gè)平臺(tái),包括流程優(yōu)化產(chǎn)品、診斷產(chǎn)品、圖像重建產(chǎn)品、療效評(píng)價(jià)產(chǎn)品等,也希望通過(guò)智能化平臺(tái)整合AI使用界面,解決目前入口多且使用不便的問(wèn)題。
由于科室和醫(yī)院層面使用的AI來(lái)源復(fù)雜,各個(gè)產(chǎn)品都有相對(duì)獨(dú)立的界面,互相切換過(guò)程繁瑣,不符合臨床使用習(xí)慣和流程。因此,無(wú)論硬件、軟件,在同一平臺(tái)的一站式使用都可以大大提升工作效率。
第八,AI信息與結(jié)構(gòu)化報(bào)告的整合。
關(guān)于結(jié)構(gòu)化報(bào)告,把AI的信息整合到結(jié)構(gòu)化報(bào)告里,滿足臨床治療信息、治療方案的需求,是未來(lái)AI公司的工作方向,也是實(shí)現(xiàn)商業(yè)落地的形式之一。
倘若能夠把醫(yī)生的診斷費(fèi)和人工智能的產(chǎn)品使用費(fèi)加上結(jié)構(gòu)化報(bào)告進(jìn)行一體化整合,形成創(chuàng)新的醫(yī)療服務(wù)項(xiàng)目,將來(lái)會(huì)得到醫(yī)生和患者的青睞。
醫(yī)學(xué)影像AI發(fā)展三大瓶頸
盡管醫(yī)學(xué)影像AI目前發(fā)展趨勢(shì)良好,但仍然存在發(fā)展瓶頸。
產(chǎn)品形態(tài)并未完全符合臨床應(yīng)用場(chǎng)景,種類(lèi)也遠(yuǎn)不及臨床常見(jiàn)部位和種類(lèi)。
從監(jiān)管層面來(lái)講,還沒(méi)有確定的AI產(chǎn)品分類(lèi)和分級(jí),臨床驗(yàn)證也沒(méi)有規(guī)范性的方法,驗(yàn)證方式也沒(méi)有得到統(tǒng)一,這也使得論證的時(shí)候往往會(huì)存在很大的爭(zhēng)議,導(dǎo)致工作重復(fù)或無(wú)效。
從商業(yè)層面來(lái)講,AI產(chǎn)品的商業(yè)形式多樣,定價(jià)困難,付費(fèi)主體還未得到清晰確定;數(shù)據(jù)的所有權(quán)、使用倫理、安全性等問(wèn)題也沒(méi)有明確規(guī)范和清晰的法律法規(guī)可參考。
從醫(yī)院層面來(lái)講,AI產(chǎn)品CFDA三類(lèi)證的簽發(fā),將推動(dòng)AI產(chǎn)品的臨床評(píng)價(jià)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、效果、風(fēng)險(xiǎn)和安全合規(guī)等體系逐步建立。
人才缺失、數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和商業(yè)化落地是目前影響AI發(fā)展的三大因素。
在全球人工智能領(lǐng)域人才缺乏的背景下。中國(guó)存在缺口500萬(wàn)左右,而目前中國(guó)只有5萬(wàn)左右人工智能人才,且水平參差不齊。培養(yǎng)一流AI人才已經(jīng)成為國(guó)家的急需和戰(zhàn)略方向之一。
另一個(gè)因素是數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)。目前可公開(kāi)的數(shù)據(jù)庫(kù)很少,數(shù)據(jù)的標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一。數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)是一個(gè)門(mén)檻很高的領(lǐng)域,需要行業(yè)學(xué)會(huì)的權(quán)威專(zhuān)家制定權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,對(duì)圖像進(jìn)行分割、標(biāo)注,在這個(gè)基礎(chǔ)上建庫(kù),繼而形成其它訓(xùn)練、檢測(cè)等用途。由于缺少經(jīng)濟(jì)和人力的支持,面對(duì)相對(duì)較高的數(shù)據(jù)加工成本,導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)不足、進(jìn)程緩慢。
最后是商業(yè)化,商業(yè)化是所有公司的痛點(diǎn),面臨的瓶頸也很多,各個(gè)公司正努力尋求落地方式。設(shè)備公司可以將AI產(chǎn)品整合到設(shè)備中進(jìn)入醫(yī)院使用,信息化通過(guò)信息化系統(tǒng)進(jìn)入,另外有的通過(guò)科研合作、臨床研究、臨床驗(yàn)證進(jìn)行臨床使用。
未來(lái)醫(yī)學(xué)影像人工智能前途是美好的,相信AI會(huì)得到更為廣泛的使用。隨著三類(lèi)證的不斷推出,商業(yè)化落地也會(huì)緊鑼密鼓的實(shí)現(xiàn),但這需要各個(gè)層面一起努力。政府相關(guān)部門(mén)應(yīng)積極推動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè),建立AI產(chǎn)品的收費(fèi)目錄、推動(dòng)醫(yī)院標(biāo)準(zhǔn)化體系的建立和應(yīng)用。同時(shí)也希望資本市場(chǎng)更加關(guān)注AI企業(yè)。AI醫(yī)學(xué)類(lèi)的產(chǎn)品需要長(zhǎng)線發(fā)展周期,離不開(kāi)持續(xù)性的投入和支持。
責(zé)任編輯:tzh
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