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人工智能告訴你：新冠肺炎是CT、呼吸機等設備的主戰場不是MR的原因
新冠狀病毒的全球化蔓延,更多成了CT、呼吸機、超聲等設備的主戰場。而設備精密程度堪稱金字塔尖的MR,在疫后體系建設中有哪些機會?是什么制約了MR在中國的普及?
由于CT對于新冠肺炎的影像學表現明顯,易于獲得,且能比RT-PCR更準確地揭示患者患病的真實情況,這一類影像設備確實在疫情中發揮了不可替代的價值。但探其背后,如今的廣泛應用,離不開設備本身的技術壁壘以及醫學人工智能的飛速發展。
九十年代初期,中國CT影像設備一年的銷售量只有兩百臺左右;到了今年,這個數字已經超過了四千臺,這里發生了超過20倍的增長。到了2018年,每百萬人口CT保有量已經達到了16．8臺,雖離美國的32．2臺仍有差距,但在本次疫情之中,確已滿足發熱門診的需要,而AI則在其中彌補的影像科醫生不足的缺陷。
相比之下,MR的保有量則略有不足,僅有的數據為2017年底統計的8289臺,如此算下來,每百萬人保有量僅5．9臺,特別是在上海這樣的一線城市,上海市區的居民曾為拍一個MR等待一個月的時間。
同為主流的大型影像設備,為何MR與CT在國內的普及程度相差巨大?
圖像質量門檻高,技術壁壘是最大制約
從影像發展的技術來說,從一百年前的二維X光,到三維的CT,再到磁共振,不同的序列,會產生不同的圖像。而磁共振能夠看到更多的功能信息,圖像越來越多,需要人眼處理的信息量就越來越大,但人腦的處理能力是有限的。“如果一個人來看,我們的人腦就會崩潰了,所以必須借助大數據和人工智能來幫忙。”國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)首席科學家,來自中科院的田捷表示。
盡管MR在功能成像上存在巨大的優勢,但針對這一類影像進行人工智能研究的公司卻因為數據量和復雜度的限制而寥寥無幾。如今,國內人工智能企業1800余家企業,醫療和影像人工智能占了280家,而在這些廠商中,有能力開發磁共振醫療影像AI產品的企業卻不足5家。
GE醫療中國磁共振產品部總經理趙霞表示,相較于CT、X光等設備,MR的成像原理和設備相對復雜,影響因素和維度也非常多,所以發展也相對慢一些,這就更要求設備廠商能夠提供質量更好的圖像,高質量圖像進、高質量的信息出。
不同于X射線與CT,MR(磁共振)能夠為患者提供更為豐富的軟組織相關細節。簡單來說,磁共振的原理是通過計算機捕獲平衡狀態粒子獲能后的躍遷。成像過程中,計算機必須處理不同序列下的多維數據,很多環境因素都會改變圖像的質量。
“胃腸道的蠕動,甚至吞咽動作,周圍的干擾信號,都有可能造成偽影,這樣的圖像給到醫生,醫生無法進行診斷。”趙霞表示,“所以,如何去掉MRI拍攝中的偽影,讓醫生拿到一個真正的高質量圖像,進而降低重復拍攝帶來的運營成本。其次是速度問題。CT掃描通常一分鐘不到就能做完,但MR卻需要耗費幾十倍的時間,速度問題一直是限制其廣泛應用的瓶頸之一。”
據統計,近20%的MRI成像會由于圖像偽影問題,而導致需要重新做檢查。“這樣無論給醫院運行成本,還是患者就診時間上來看,都會造成很大就診壓力和資源浪費。所以,我們考慮的就是,如何幫助醫院獲得更高質量的圖像,而且縮短患者檢查的時間。”趙霞對動脈網補充道。
善用所長,從成像源頭突圍
3月28日,GE醫療發布了“智簡”AI平臺或能為醫院與患者提供一個雙贏方案。不同于通常情況下AI對于成像數據的剖析,GE醫療這一次將目光放在了前端成像環節,從信號采集到數據處理,再到原廠圖像重建,進行AI技術的開發。這意味著,GE醫療能夠從成像源頭優化圖像精準度并提高成像效率。
從質量和速度兩個方面出發,智簡AI平臺運用高智能的深度神經網絡算法,對超過10萬例磁共振原始圖像數據進行了學習。完成學習后,該平臺可以在成像過程中對每個線圈單元采集到的原始數據進行特征提取,對噪聲、偽影信息進行識別處理,第一時間將數據中的噪聲等雜質剔除,獲得高質量的原始圖像數據。同時,圖像重建優化過程中,也將基于AI算法抑制圖像偽影,深度提升圖像信噪比,讓成像速度大幅提高。
這意味著,在同樣的磁場強度下,智簡AI平臺支持下的MR能夠大幅降低偽影出現概率,提高20%掃描成功率,進而降低醫院運營成本。同時,該平臺可以加速單個MRI成像時間,為醫院帶來增量。或許,上海市區的居民不必再為排一個MRI,等待長達一個月的時間。
SIGNATM Creator率先配置智簡AI平臺
如果將自動識別解剖部位、自動連續掃描等磁共振流程智能化變革視為磁共振AI 1．0時代;將圖像重建后處理環節的多種智能分析和輔助診斷視為磁共振AI 2．0時代;那么如今回歸本源,在成像階段引入AI,進而提升整個圖像的精度與效率,這便是磁共振AI 3．0時代。
田捷教授則表示:“人工智能技術的發展給臨床醫生診斷效率、準確性提升帶來了很多機會,特別是進入到3．0時代,在AI技術賦能下,我們能從MRI中挖掘到更強大的、肉眼看不到的數據,轉變成更快速、高清的成像,讓臨床更有力量。這項工作很有意義。”
論壇現場(左至右):北京安德醫智科技有限公司副總裁、大中華區CEO 李晶玨、中國食品藥品檢定研究院醫療器械檢定所所長李靜莉、國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)首席科學家、中科院田捷教授、中國食品藥品鑒定研究院醫療器械鑒定所人工智能醫療器械標準化歸口單位秘書長王浩
用AI賦能,撬動市場新增量
由此看來,“智簡”AI平臺至少可以解決兩個核心醫療問題。其一是提高MRI服務供應。通過AI技術賦能,MR檢查速度大幅加快,成本因此降低,居民將獲得更多的機會進行MRI檢查,也就意味著更多的重疾能夠在初期便被發現,既有利于患者治療,也利于醫保控費。
其二是為AI企業帶來更多標準化的數據,推動“AI+MRI”全流程的應用。正如上海長征醫院影像醫學與核醫學科主任劉士遠教授所言:“目前,針對于磁共振影像的人工智能研究和技術,大多數局限在掃描流程的優化和圖像后處理的輔助診斷,而在我們的期望中,AI不僅能運用于數據采集、重建、后處理成像,更能夠運用于臨床端的檢查、診斷和結構化報告等下游全周期應用,實現全面的智能化,讓MRI更好地服務于臨床。”
通過解決這兩個問題,“智簡”AI平臺在一定程度上增加了MR的服務供應量、使用效率以及運營成本,使得這項設備能夠更多被更多醫療機構所認可。
對于疫后MR的市場前景,德勤生命科學與醫療行業管理咨詢主管合伙人俞超表示:“從存量市場來看,設備有自身的生命周期。隨著新一代MR設備的核心優勢更加明顯,成像速度更快、質量更好,對運營質量的提升效果顯著。從增量市場來講,隨著底層市場逐漸的擴容,越來越多的基層醫院會升級設備配置,加之第三方影像中心等新興業態的興起、影像設備在重大疾病早期發現中的重要作用,我們與發達市場的差距正逐漸縮小, 綜合來看,MR市場前景十分樂觀。”
德勤生命科學與醫療行業管理咨詢主管合伙人俞超(左)
與GE醫療中國磁共振產品部產品市場總監陳思(右)在分會場參與
不止于智簡AI
此次疫情對中國醫療衛生服務體系的響應、服務能力來講,都是一次大考,不僅讓我們更清楚地看到加強醫療基礎設施建設、促進優質醫療資源下沉和分級診療的急迫性,更意識到數字技術、遠程醫療的加速發展也迫在眉睫。
據悉,GE醫療中國正著力構建以Edison(愛迪生)數字醫療智能平臺為基礎的數字醫療戰略,聚焦資產運營管理、病患臨床產出、醫院能力建設三大領域。而AI正是實現這三大產出的重要技術之一。
當前GE醫療已在設備上端擁有多款搭載AI技術的產品。除了此次推出的磁共振智簡AI技術,之前的“深度天眼CT”應用AI實現患者的擺位,避免醫護人員的近距離接觸造成的交叉感染,LOGIQ E20、Venue等超聲設備,可以自動勾勒、識別病灶。
“軟件端,我們也在打造基于Edison平臺的開放生態系統,既有我們自己研發的技術平臺,比如前面不久剛剛發布的新冠肺炎CT影像智能分析平臺技術LK 2．0智贏新冠,我們也和多個國內專注于AI的企業合作,在各大疾病領域加速數字醫療應用在客戶端的落地。”趙霞表示。
種種舉措都顯示出GE醫療做好影像“源頭”的決心,而圖像源頭的數據質量對于AI產品的標準化十分重要。數年來,很多企業踩著標準化不一的數據做出了難以應用于實際的AI,而如今,GE醫療正為嘗試加固這一“基底”。那么,如果GE醫療能夠給予AI影像研究人員更多、更高質量的標準化數據,或許,我們能從影像源頭數據之中發掘更多價值,重新定義影像學的價值……
