發(fā)布日期：2020-06-09
在人工智能（AI）醫(yī)學(xué)影像的各個(gè)細(xì)分領(lǐng)域中，AI超聲所受到的關(guān)注遠(yuǎn)不如AI CT影像。2020年初，F(xiàn)DA批準(zhǔn)了首個(gè)AI輔助超聲診斷軟件Caption Guidance，AI超聲領(lǐng)域迎來(lái)重大突破，由此受到更多關(guān)注。
提高診斷可及性
超聲檢測(cè)是一種安全且價(jià)格便宜的醫(yī)學(xué)診斷方法，但是在實(shí)際診療過(guò)程中，超聲的使用率并不高。目前，全球約有5000萬(wàn)名醫(yī)生，但只有2%的醫(yī)生掌握超聲掃描的技能。此外，據(jù)中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì),我國(guó)超聲設(shè)備保有量不低，但是各級(jí)醫(yī)院的擁有數(shù)量并不平衡。截至2018年4月底，我國(guó)2427家三級(jí)醫(yī)院擁有24270臺(tái)彩超設(shè)備，平均擁有彩超設(shè)備數(shù)達(dá)10臺(tái)；而二級(jí)、一級(jí)醫(yī)院平均擁有彩超設(shè)備數(shù)分別為5臺(tái)、1臺(tái)，差距較為明顯。
超聲檢測(cè)具有無(wú)輻射、可重復(fù)診斷等特點(diǎn)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，超聲檢測(cè)費(fèi)用正在變得越來(lái)越低，設(shè)備也逐漸小型化。只有降低使用門(mén)檻，才能讓其成為真正普惠、便攜的診斷工具。
超聲診斷不同于放射科診斷——放射科醫(yī)生可通過(guò)靜態(tài)圖像進(jìn)行診斷，超聲醫(yī)生需要采集不同切面的動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷，超聲影像的獲取和診斷都非常依賴醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)。AI搭載于超聲設(shè)備之上，可以輔助解決兩個(gè)問(wèn)題：一是如何更好地獲取影像；二是如何更好地分析影像。
在短時(shí)間內(nèi)完成采集圖像和分析圖像，AI需要完成三個(gè)步驟。以Caption Guidance為例，該軟件首先是利用AI指導(dǎo)醫(yī)生獲取圖像，通過(guò)AI的實(shí)時(shí)引導(dǎo)，非專業(yè)醫(yī)生也能采集超聲影像；第二步是利用算法找出最佳圖像；第三步是進(jìn)行圖像分析。通常來(lái)說(shuō)，從事解讀和分析超聲影像工作，醫(yī)生需要經(jīng)過(guò)多年學(xué)習(xí)，而Caption Guidance通過(guò)深度學(xué)習(xí)，可以自動(dòng)進(jìn)行射血分?jǐn)?shù)測(cè)量，輔助醫(yī)生評(píng)估患者病情。
AI讓超聲檢測(cè)變得更加簡(jiǎn)單、可及性更高，而超聲也更有利于發(fā)揮AI價(jià)值。通常，具有規(guī)模效益的領(lǐng)域更容易產(chǎn)生AI價(jià)值洼地。超聲比起CT和核磁來(lái)說(shuō)，應(yīng)用人次更多，因此，AI輔助超聲診斷領(lǐng)域商業(yè)化前景更誘人。
“一大一小”兩種路徑
AI與超聲的結(jié)合正在成為AI影像賽道上的后起之秀。除了幫助更好地診斷外，AI在超聲影像中還可以完成自動(dòng)化圖像質(zhì)量評(píng)估、圖像標(biāo)準(zhǔn)化處理、圖像勾畫(huà)、自動(dòng)測(cè)量等功能。這些功能在超聲中無(wú)法通過(guò)一個(gè)通用方案實(shí)現(xiàn)，因此，AI超聲走出了兩條完全不同的路線。
一條路線是在傳統(tǒng)超聲科，AI讓大型超聲設(shè)備更加智能，使超聲設(shè)備不再僅僅是一臺(tái)成像產(chǎn)品，而是成為集數(shù)據(jù)采集、管理、分析于一體，融入深度學(xué)習(xí)的智能終端。2019年，通用醫(yī)療在我國(guó)上市一款搭載cSound+TM圖像生成器的LOGIQTM E20，可通過(guò)對(duì)圖像的感知，實(shí)現(xiàn)組織臟器結(jié)構(gòu)甄別、智能病灶分割、智能測(cè)量等功能，幫助醫(yī)生擺脫繁多冗雜的圖像優(yōu)化和測(cè)量工作，專注于臨床診療。該設(shè)備主要應(yīng)用在介入、甲狀腺、乳腺、肌骨、兒科、心臟等臨床領(lǐng)域，輔助臨床醫(yī)生精準(zhǔn)診斷。
當(dāng)然，對(duì)于大型設(shè)備來(lái)說(shuō)，AI的作用目前只是錦上添花，但可以預(yù)見(jiàn)，在未來(lái)，AI將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。同時(shí)，相對(duì)于硬件超聲設(shè)備，AI軟件的迭代速度更快，軟件和算法有望成為超聲領(lǐng)域未來(lái)的主流研究方向。高度數(shù)字化的設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，如何互聯(lián)和整合數(shù)據(jù)也是研究關(guān)鍵。
另一條路線則是應(yīng)用于基層醫(yī)療場(chǎng)景之中。我國(guó)有近90萬(wàn)家基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)，醫(yī)療、藥品、檢查這3個(gè)環(huán)節(jié)中，破解醫(yī)療體系結(jié)構(gòu)性矛盾必不可少的就是在檢查這個(gè)環(huán)節(jié)加大投入。而借助便攜式掌上超聲設(shè)備，是超聲設(shè)備賦能基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)的一條可行路線。
目前，布局基層醫(yī)院市場(chǎng)的企業(yè)主要是創(chuàng)業(yè)公司，這些公司主要是將AI技術(shù)應(yīng)用于掌上超聲設(shè)備，更多運(yùn)用它們的是超聲檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)不足的醫(yī)生。以往，超聲診斷需要依靠專業(yè)醫(yī)生通過(guò)眼睛來(lái)識(shí)別圖像中的解剖結(jié)構(gòu)，而AI通過(guò)智能識(shí)別，能夠自動(dòng)找到最佳圖像并輔助診斷，使超聲檢測(cè)操作者不局限于經(jīng)過(guò)專業(yè)訓(xùn)練的醫(yī)生，更多基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)的普通醫(yī)生也能夠進(jìn)行超聲診斷。
賽道“晚熟”源于技術(shù)壁壘
對(duì)比AI CT影像來(lái)看，AI超聲賽道并不擁擠，只有少數(shù)創(chuàng)業(yè)企業(yè)涉足其中。那么，AI超聲為何成為AI影像領(lǐng)域的晚熟賽道？主要原因在于，相比于其他影像領(lǐng)域，AI超聲技術(shù)的挑戰(zhàn)性更大。
AI應(yīng)用于超聲的主要技術(shù)挑戰(zhàn)有三：
首先是要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)診斷。與CT、MRI的靜態(tài)圖像不同，超聲圖像是動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)圖像，超聲檢測(cè)的難點(diǎn)在于圖像采集與閱片同時(shí)完成。CT、核磁、X光等影像的采集是由技師完成，而閱片則由放射科醫(yī)生完成，超聲檢測(cè)需要圖像采集與閱片同時(shí)完成，這對(duì)算法和算力等輔助診斷技術(shù)提出了更高要求。
其次是在數(shù)據(jù)上，由于超聲影像特殊的數(shù)據(jù)瀏覽、處理及存儲(chǔ)習(xí)慣，其影像數(shù)據(jù)比CT影像更難獲取，數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)模大小受到限制。此外，超聲影像的標(biāo)準(zhǔn)化程度較低，影像清晰度主要依賴于超聲醫(yī)生的操作手法和設(shè)備型號(hào)，AI超聲需要由較強(qiáng)的專家團(tuán)隊(duì)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和分析。
最后是算法框架的限制。對(duì)于AI超聲企業(yè)來(lái)說(shuō)，能否擁有自己的算法框架非常重要。然而，目前絕大部分企業(yè)使用的都是開(kāi)源算法，擁有自主算法的企業(yè)非常少。超聲AI與放射AI不同，為保證分析的準(zhǔn)確度和實(shí)時(shí)性，其非常依賴于自主研發(fā)的算法框架，如果算法過(guò)于冗長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備處理速度慢。超聲檢測(cè)對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高，一秒就能產(chǎn)生幾十幀甚至上百幀圖像，倘若沒(méi)有強(qiáng)大的算法，無(wú)法處理如此龐大的數(shù)據(jù)。
除了以上三點(diǎn)外，若想將AI技術(shù)搭載于掌上超聲上，還需要解決算力限制的問(wèn)題。由于掌上超聲設(shè)備遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)超聲設(shè)備，搭載AI軟件十分考驗(yàn)AI的算力。企業(yè)不僅需要一個(gè)非常精確的模型來(lái)分析超聲波視頻，而且在此基礎(chǔ)上，還必須確保該模型能有效地在平板電腦或手機(jī)平臺(tái)的有限資源下工作。
在超聲技術(shù)不斷演變和進(jìn)步的過(guò)程中，軟硬件能力都很重要?，F(xiàn)階段，AI超聲的軟件系統(tǒng)技術(shù)壁壘更高，在硬件相對(duì)同質(zhì)化的超聲設(shè)備市場(chǎng)，能否研發(fā)出好的AI軟件，一定程度上決定了AI超聲產(chǎn)品硬件的應(yīng)用空間。同時(shí)，對(duì)于基層醫(yī)院來(lái)說(shuō)，比起大型設(shè)備，便攜式或小型設(shè)備價(jià)格更低，因此，AI掌上超聲比AI CT等大型設(shè)備更適合推廣。如何實(shí)現(xiàn)掌上AI超聲流程智能化，以更好地滿足基層醫(yī)院全科醫(yī)生的應(yīng)用需求，是企業(yè)需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
（作者單位：動(dòng)脈網(wǎng)）
來(lái)源：中國(guó)醫(yī)藥報(bào)
本文著作權(quán)屬原創(chuàng)者所有，不代表本站立場(chǎng)。我們轉(zhuǎn)載此文出于傳播更多資訊之目的，如涉著作權(quán)事宜請(qǐng)聯(lián)系刪除。