人工智能:为医疗插上智慧的翅膀

2018-05-11 17:30 作者:
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从达特茅斯到 AlphaGo

人工智能(AI)一词最早是由约翰麦卡锡在 1956 年的达特矛斯会议上提出的,经过 60 多年的演进,特别是在近年来移动互联网、大数据、超级计算、传感网、脑科学等新理论新技术的共同驱动下,尤其是 2006 年深度学习算法的提出,推动 AI 进入了高速发展阶段。

AI 真正为千家万户熟知是在 2016 年 3 月,谷歌公司的人工智能 AlphaGo 机器人用一周时间与世界围棋顶级棋手李世石激战 5 场,以 4:1 取胜。AI 以其绝对优势震撼了世界。自此,AI 以井喷之势迅速成为新一轮产业变革的核心驱动力,成为国际竞争的新焦点。

为了在新一轮国际科技竞争中掌握主导权,世界主要发达国家都把发展人工智能作为提升国家竞争力、维护国家安全的重大战略。其中,美国侧重于研发新型脑研究技术,2013 年拨款 1.1 亿美元启动推进创新神经技术脑研究计划,2014 年美国国家卫生研究院的未来十年详细计划宣布每年投入 3-5 亿美元、共 45 亿美元用于脑研究。欧盟主攻以超级计算机技术来模拟脑功能,2013 年初宣布的人脑计划(HBP)总投资额 12 亿欧元,计划在 2018 年开发出第一个具有意识和智能的人造大脑;日本则聚焦以动物为模型研究各种脑功能和脑疾病的机理,2014 年 9 月启动大脑研究计划 Brain/MINDS。

我国也不甘其后,当前国际科技论文发表量和发明专利授权量已居世界第二,2016 年度我国人工智能相关专利申请数达到 29023 件。人工智能的概念被写进国务院十三五规划和列入国家十三五国家科技创新规划的重大工程。我国人工智能产业的创业潮也在逐渐兴起,人工智能在工业机器人、智能金融、智能家居、智能驾驶、智能安防等领域的应用日渐深入。

医疗影像:人工智能大有可为的领域

在 2017 年 7 月国务院新一代人工智能发展规划中提出「建设安全便捷的智能社会」,其中提出重点发展的三大智能服务领域为智能教育、智能医疗、智能健康和养老,足见人工智能在大健康领域的巨大潜力。

作为与民生密切相关的领域,以医疗机器人、医疗影像、远程问诊、药物挖掘等主要模式的智能医疗发展迅速,早在 2016 年 8 月,IBM 基于深度学习的医疗机器人 Watson 诊治罕见白血病,已经显示出 AI 的医疗应用潜能。据麦肯锡全球研究院新近发布的《人工智能:下一个数字前沿》(Artificial Intelligence, The Next Digital Frontier)调查报告预计,在未来 3 年内,AI 技术将促使医疗行业的利润率提高 5 个百分点。此外指出,人工智能在医疗行业的应用主要集中疾病预防(project)、疾病诊治(produce)、资源配置(promote)、患者服务(provide)四大方面,包括疾病预测、智能决策、个体化精准医疗、慢病管理等。通过采用 AI 手段分析人群健康大数据,制定规范化临床路径,可有效提高医生的诊疗水平和问诊效率,实现医疗服务的精准、个体化、高质与高效,节约医疗成本,帮助解决行业面临的医疗资源配置不均衡、基层诊疗水平低、医生培养周期长、疾病谱变化快等问题。

在多种模式的智能医疗中,以医疗影像领域的应用进展最为迅速。已有多项用于辅助诊断的 AI 医疗影像系统诞生,主要集中在放射影像、病理图像和眼底图像等方面。谷歌旗下 Verily 公司开发了一款用来诊断乳腺癌的 AI 系统,其对乳腺癌病理切片的诊断准确率达到 88.5%,完胜资深病理学家 73.3% 的准确率。谷歌旗下另一公司 Deepmind 开发的眼底 AI 产品可诊断三种常见眼病。2018 年伊始,我国和加州大学圣迭戈分校合作开发的诊断眼病和肺炎的 AI 系统发表于《细胞》杂志,相距不足一月,全球百余家实验室联合开发的可精准诊断近 100 种脑癌的 AI 系统登上《自然》杂志。由两位前高通公司深度学习和计算机视觉学的华裔专家创立的图玛深维公司开发的σ-Discover 系列深度学习诊断系统,对肺结节的检出敏感性达到 96.5%。湘雅医院、协和医院等通过与企业合作相继推出了皮肤病损的 AI 辅助诊断产品。正如国际著名市场研究公司 Frost & Sullivan 对 2018 年全球医疗健康业十大趋势的预测指出的,「AI 将成为影像诊断的主流」。

从二维图像走向三维空间

在风起云涌的 AI 医学影像公司中,创立于 2017 年 6 月的数坤科技可说一枝独秀。国内目前大部分的 AI 影像产品都是基于二维医学图像发展肿瘤辅助诊断产品,而数坤科技却独辟蹊径,一脚踏入了心血管疾病三维图像这个更加艰深、技术门槛更高的领域。数坤科技创始人马春娥说,与其他疾病相比,心脏病的诊断流程更为复杂,冠脉 CT 图像需要经过复杂的三维重建,进而诊断出血管的起源、走形、血管壁的斑块、管腔狭窄等。「这是一个高难度和极具挑战的场景」,「我们就是要为医生端和商业端提供双重高价值的产品」。

成立仅四个月,数坤科技就推出了冠心病智能辅助诊断系统 CoronaryDoc,这是全球第一款、也是迄今唯一一款针对冠心病的全自动化辅助诊断 AI 产品,目前正在多家医院进行临床测试并申报 CFDA。随后,乳腺癌智能辅助诊断系统 MammaryDoc 也将提交 CFDA 申请。与此同时,公司还相继启动了 FFR、主动脉和脑血管等 AI 产品的研发,预计今年年内均可上线。

数坤科技如此强大的研发实力来自它的精英研发团队和严谨的研发体系。不满一周岁的数坤科技拥有一支在 AI 领域深耕多年的世界级的研发团队,研发、商务、销售、市场负责人均来自世界级著名企业或科研院所。不像肿瘤产品已有大量模型可供参考,心血管图像 AI 产品的研发完全是从零开始。人体冠脉系统非常复杂,血管大小的跨度和形态走势不一,要建立一个能有效覆盖如此多的变异的人工智能深度学习模型,挑战巨大。数坤科技的研发团队艺高人胆大,在很短时间内突破了技术难关。CoronaryDoc 产品从医生将病人的原始 CT 血管造影(CTA)图像输入,到输出完整的国际心血管 CT 协会标准的报告,整个过程完全自动化,用时仅 1 分钟。从目前测试的结果看,CoronaryDoc 也不负众望,阴性病例的诊断准确性是 100%,阳性病例漏诊率低于 10%,基本达到临床专家的诊断水平。

随着百度、腾讯、阿里等互联网巨头的纷纷投入,智能医疗领域持续升温。更加可喜的是,2018 年 4 月,可用于检测糖尿病视网膜病变的 AI 诊断设备通过美国 FDA 的审批,中国 CFDA 紧跟着批准了首款国产神经外科手术机器人。2018 年 5 月 5 日,中国医师协会智慧医疗专业委员会在北京成立,中国工程院院士、北京清华长庚医院执行院长董家鸿为第一任主任委员。这些信息无不昭示着,智能医疗的春天已经到来,有了人工智能的助力,医疗行业必将迎来更加快速的跨越式发展!

编辑: 韦成凤

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