《電子技術(shù)應(yīng)用》
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AI能在醫(yī)療行業(yè)起什么作用?看美國前五的醫(yī)療機構(gòu)你就懂了

2018-05-24
關(guān)鍵詞: 醫(yī)療AI 人工智能

  近年來,,資本扎堆醫(yī)療AI。自2014年以來,,國內(nèi)醫(yī)療AI企業(yè)數(shù)量進入高速增長期,2016年已經(jīng)達到36家之多,到2018年這個數(shù)字已經(jīng)超過50。而近距離觀察這些企業(yè),,我們發(fā)現(xiàn)“醫(yī)療+AI”構(gòu)想雖多,技術(shù)層面也不斷有產(chǎn)品推出,,應(yīng)用場景的國內(nèi)商業(yè)落地卻少之又少,。

  4月17日,,動脈網(wǎng)“醫(yī)療AI商業(yè)化落地”系列文章《希氏異構(gòu)與華西醫(yī)院深度合作,,走出了一套自己的模式》報道了希氏異構(gòu)深耕華西醫(yī)院,探索其商業(yè)化落地之路的案例,。

  正如希氏異構(gòu)創(chuàng)始人兼CEO宋捷所講,,國內(nèi)醫(yī)療AI商業(yè)落地面臨遭遇諸多瓶頸,諸如條塊分割的“科室+AI”模式無法形成合力去觸發(fā)真正的變革,、數(shù)據(jù)采集法律壁壘過高致無法達到“量”的需求,、技術(shù)商硬件研發(fā)能力弱無法將技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品等難題。這無疑制約了人工智能技術(shù)對于改善醫(yī)療行業(yè)痼疾發(fā)揮實質(zhì)作用,。

  那么如何破解這些難題呢,?國內(nèi)AI企業(yè)做了許多嘗試,動脈網(wǎng)一直在進行跟蹤報道?,F(xiàn)在讓我們換一種思路,,將視角轉(zhuǎn)向美國的大醫(yī)院,看看他們是如何應(yīng)用AI的,。一百多年以來,,美國一直能夠快速將創(chuàng)新成果迭代到現(xiàn)實場景中,,成為技術(shù)變革最大的受益者。

  為了幫助患者縮小就醫(yī)檢索范圍,,《美國新聞與世界報道》每年會公布“最佳醫(yī)院榮譽榜”,。在本文中,我們選擇了2017-2018年度榜單排名前五的大醫(yī)院,,分別是梅奧診所,、克利夫蘭診所、麻省總醫(yī)院,、約翰霍普金斯醫(yī)院和UCLA醫(yī)療中心,。

  梅奧診所:聯(lián)手創(chuàng)業(yè)企業(yè),關(guān)注致命疾病預(yù)測及個性化治療

  梅奧診所位于美國明蘇尼達州羅切斯特,,是世界最著名的醫(yī)療機構(gòu)之一,。梅奧診所創(chuàng)立與1889年,目前已經(jīng)成為全面的醫(yī)療保健系統(tǒng),,包括門診,、醫(yī)院、醫(yī)學研究及醫(yī)療教育機構(gòu)等,。

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  圖片來自梅奧診所官網(wǎng)

  2017年1月,,梅奧診所個性化醫(yī)療中心宣布與Tempus合作,雙方將基于分析和機器學習技術(shù)為癌癥患者提供個性化治療,。

  梅奧診所與Tempus計劃合作開展兩項研究,。Tempus對梅奧診所的1000名患者進行分子測序和分析,從而獲得可以臨床級腫瘤測序的基因組結(jié)果,。隨后,,Tempus運用生物信息學分析和機器學習工具將這些基因組結(jié)果生成可供梅奧診所研究團隊直接使用的數(shù)據(jù)。梅奧診所可以運用這些數(shù)據(jù)為患者制定個性化的癌癥治療方案,,讓他們盡量避免被采用無效藥物,,從而減少不必要的藥物毒性。梅奧診所認為,,最為重要的是個性化的癌癥治療將提高患者存活率,,改善患者生活質(zhì)量。

  Tempus CEO埃里克·萊夫科夫斯基指出,,過去二十年來,,科技取得了令人難以置信的進步,但尚未完全滲透到醫(yī)療系統(tǒng)中,?!拔覀兒芨吲d能將Tempus的操作系統(tǒng)和分析技術(shù)帶到梅奧診所,為醫(yī)生和患者的癌癥戰(zhàn)爭帶來益處,?!?/p>

  Tempus是一家專注于使用機器學習平臺開發(fā)個性化癌癥護理的健康科技初創(chuàng)公司,。Tempus創(chuàng)建了數(shù)據(jù)管道,用于收集和分析海量數(shù)據(jù),,以及管道動力軟件應(yīng)用程序,,用以協(xié)助臨床決策支持和學術(shù)研究。Tempus還擁有自己的CLIA認證實驗室,,目前每年有超過50000名患者,。成立至今三年,Tempus始終貫徹公司的使命:從癌癥患者身上積累海量的基因組和臨床數(shù)據(jù),,以便醫(yī)生使用這些信息來更好地進行個性化治療,。

  此外,2017年3月,,梅奧診所與醫(yī)療設(shè)備制造商Omron Healthcare一起完成了對心臟健康創(chuàng)業(yè)企業(yè)AliveCor的D輪投資,,投資總額3000萬美元,動脈網(wǎng)曾對此進行過報道,。(詳見《獲歐姆龍,、梅約診所投資3000萬美元!智能心電圖企業(yè)AliveCor正推出新一代AI面板》),。

  2017年7月,,梅奧診所與AliveCor合作將AliveCor的AI技術(shù)與梅奧診所的專利算法相結(jié)合開發(fā)幫助醫(yī)療和非醫(yī)療人員輕松地篩選長QT綜合征的工具。長QT是一種先天的獲得性疾病,,每年導(dǎo)致三千至四千名美國兒童和年輕人猝死,,美國有16萬人屬于這種疾病高危人群。

  通過這次合作,,Kardia Mobile設(shè)備將開發(fā)檢測長QT綜合征的新方法和新技術(shù),。AliveCor擁有人工智能專利技術(shù)、算法和數(shù)以百萬計的心電圖數(shù)據(jù),,梅奧診所則擁有海量醫(yī)療數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)和世界領(lǐng)先的臨床專業(yè)知識,,雙方融合將使人們能夠以前所未有的規(guī)模實踐預(yù)防性醫(yī)學,并提供以前無法獲得的即時結(jié)果,。患者能夠更全面地了解他們的心臟健康狀況,,主動監(jiān)測并創(chuàng)建心臟護理的新標準,。心電圖包含大量關(guān)于一個人整體健康狀況的信息,并將機器學習應(yīng)用于數(shù)百萬條心電圖記錄,,作為對傳統(tǒng)心電圖分析的重要改進,。

  AliveCor是一家智能手機心電圖設(shè)備制造商,同時也是蘋果手機的配套商之一,。AliveCor的旗艦產(chǎn)品Kardia Mobile和升級產(chǎn)品Kardio Pro可以讓患者隨時采集自己的心電圖,,并將結(jié)果以郵件形式發(fā)送給醫(yī)生,,是第一個經(jīng)過臨床驗證和FDA批準的心電圖消費級產(chǎn)品。Kardio Pro是AliveCor運用人工智能的技術(shù)對Kardia Mobile進行了改進的產(chǎn)品,,它以心電圖資料為背景,,可以追蹤患者血壓、體重,、活動量情況,,數(shù)據(jù)都被放到同一個面板中進行綜合比較。通過機器學習,,Kardio Pro系統(tǒng)把醫(yī)生需要重點關(guān)注的患者圈出來,,并標出沒有問題、可以忽略的健康人群,。

  克利夫蘭診所:聯(lián)手微軟,,優(yōu)化ICU患者夜間監(jiān)測

  克里夫蘭診所位于美國俄亥俄州,隸屬于非營利性公司克利夫蘭臨床基金會,,并由其經(jīng)營,。克里夫蘭診所創(chuàng)立于1921年,,集合醫(yī)療,、研究和教育三位一體,提供專業(yè)醫(yī)療和最新治療方案的非營利性機構(gòu),??死锓蛱m診所開創(chuàng)了醫(yī)療領(lǐng)域許多首例,例如首例冠狀動脈造影,、首例微創(chuàng)心臟瓣膜手術(shù),、首例fMRI引導(dǎo)的腦深部電刺激手術(shù)等。

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  圖片來自克利夫蘭診所官網(wǎng)

  2016年9月,,克利夫蘭診所與微軟合作,,使用微軟AI數(shù)字助理Cortana 進行預(yù)測性和高級分析,幫助克利夫蘭診所 “根據(jù)ICU護理確定潛在的心臟驟停高?;颊摺?。

  早在2014年,克利夫蘭診所就推出了自己的指揮中心eHospital,,來實現(xiàn)對ICU中的患者進行夜間遠程監(jiān)測,,與微軟的合作讓eHospital系統(tǒng)將Cortana整合其中,變得更加智能,。此外,,從eHospital系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)被存儲在微軟的Azure SQL數(shù)據(jù)庫中,Azure SQL數(shù)據(jù)庫是為應(yīng)用程序開發(fā)人員設(shè)計的基于云的數(shù)據(jù)庫,。未來,,數(shù)據(jù)收集點將拓展到患者生命體征和實驗室數(shù)據(jù),。

  根據(jù)微軟2016年年度報告顯示,Cortana每月用于1.26億個Windows 10用戶,,是微軟智能云部分的一部分,。Cortana的功能包括設(shè)置備忘、無須用戶提前錄入預(yù)定義命令即可識別人類語言,,以及從Bing搜索引擎上抓取信息從而回答問題,。

  麻省總醫(yī)院:聯(lián)手NVIDIA,領(lǐng)跑醫(yī)療放射

  麻省總醫(yī)院是一所坐落于波士頓的綜合型醫(yī)院,,是哈佛大學最大型的醫(yī)學教育中心及生物醫(yī)學研究基地,,具有非常濃厚的研究氣氛。麻省總醫(yī)院創(chuàng)立于1811年,,至今共有11名諾貝爾獎得主與麻省總醫(yī)院有聯(lián)系,,他們曾在這里從事研究工作或者接受培訓。

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  圖片來自麻省總醫(yī)院官網(wǎng)

  在2015年對麻省總醫(yī)院在數(shù)字醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)展布局進行過梳理(詳見《告訴你麻省總醫(yī)院的互聯(lián)網(wǎng)那點事》),。截至發(fā)稿的2015年8月,,麻省總醫(yī)院尚未嘗試將機器學習應(yīng)用到現(xiàn)實場景中。

  隨后,,在2016年4月NVIDIA宣布作為“創(chuàng)始技術(shù)合作伙伴”加入麻省總醫(yī)院“臨床數(shù)據(jù)科學中心”,。當時NVIDIA已經(jīng)開始了人工智能戰(zhàn)略,而麻省總醫(yī)院所設(shè)立的“臨床數(shù)據(jù)科學中心”目標是成為利用醫(yī)療AI來改進檢測,、診斷,、治療和管理疾病。合作中,,NVIDIA將NVIDIA DGX-1安裝在麻省總醫(yī)院,,按照NVIDIA公司描述,NVIDIA DGX-1是一款“深度學習的超級計算機”GPU,。

  麻省總醫(yī)院擁有一個包含約100億張醫(yī)學圖像的數(shù)據(jù)庫,,利用數(shù)據(jù)庫總的大量表型、遺傳學和成像數(shù)據(jù)可以訓練深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),。運用人工智能,,醫(yī)生可以將患者的癥狀、測試和病史與大量其他患者的見解進行比較,。最初,,麻省總醫(yī)院臨床數(shù)據(jù)科學中心將重點放在放射科和病理學領(lǐng)域,這些領(lǐng)域擁有特別豐富的圖像和數(shù)據(jù),,隨后將擴展到基因組學和電子健康記錄。

  “我們現(xiàn)在有能力將放射學領(lǐng)域擴展到為人類解析提供可視化信息的主要功能之上,,”麻省總醫(yī)院放射學副主席兼中心執(zhí)行主任Keith J. Dreyer在一份聲明中說,,“在精確醫(yī)療保健的指導(dǎo)下,,我們正在進入生物統(tǒng)計量化的放射時代,我們的解析將通過從廣大患者群體的診斷數(shù)據(jù)中學到的算法得到加強,。沒有GPU的處理能力,,這是不可能的?!?/p>

  約翰霍普金斯醫(yī)院:聯(lián)手GE,,實現(xiàn)智能化醫(yī)院管理

  約翰霍普金斯醫(yī)院位于美國馬里蘭州巴爾的摩,是一家大型綜合醫(yī)院,,曾連續(xù)23年獲評《美國新聞與世界報道》全美最佳醫(yī)院,。約翰霍普金斯醫(yī)院創(chuàng)立于1889年,是約翰霍普金斯大學的教學與科研醫(yī)院,。

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  圖片來自約翰霍普金斯醫(yī)院官網(wǎng)

  2016年3月,,約翰霍普金斯醫(yī)院宣布啟動醫(yī)院指揮中心,GE Healthcare Partners是其合作伙伴,,負責指揮中心的設(shè)計和建造,。該中心使用預(yù)測性分析來支持更高效的操作流程,從而提高病人護理管理效率,。

  指揮中心里分布著22臺顯示實時數(shù)據(jù)的監(jiān)視器,,場景類似于美國宇航局軍事和太空作戰(zhàn)設(shè)施的作戰(zhàn)室,將最新的系統(tǒng)工程,、預(yù)測分析和情境意識相結(jié)合,。

  指揮中心的工作人員有24名工作人員,都是從醫(yī)院不同的現(xiàn)有部門中抽調(diào)的,,他們負責集中管理病人從入院到出院的整個流程,。平均而言,該中心每分鐘約翰霍普金斯醫(yī)院的從14個不同IT系統(tǒng)接收500條消息,,生成實時數(shù)據(jù),。這些數(shù)據(jù)每30秒刷新一次,涵蓋從床位可用性和手術(shù)室效率到病人狀態(tài)和人員配置等所有內(nèi)容,,工作人員可以立即采取措施預(yù)防或解決瓶頸問題,,減少患者等待時間,協(xié)調(diào)服務(wù)并降低風險,。對采集數(shù)據(jù)進行分析,,指揮中心還能夠預(yù)測每層樓未來兩天的入住情況及未來三天每天進出病人的具體預(yù)期數(shù)量。

  指揮中心運行一段時間以來,,在改善患者體驗和操作結(jié)果方面取得了重大成果,。根據(jù)約翰斯霍普金斯報告,其接受來自全國其他醫(yī)院的復(fù)雜醫(yī)療狀況患者的能力提高了60%、急診科為患者病床速度提高了30%,、手術(shù)后手術(shù)室轉(zhuǎn)移延遲減少了70%,、中午前病人數(shù)量出院增加21%。

  UCLA醫(yī)療中心:聯(lián)手IBM,,打造醫(yī)療聊天機器人

  UCLA醫(yī)療中心坐落于美國洛杉磯,,創(chuàng)立于1955年,附屬于加州大學,,是一所教學醫(yī)院性質(zhì)的綜合醫(yī)院,。

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  圖片來自UCLA醫(yī)療中心官網(wǎng)

  2017年3月,UCLA介入放射科醫(yī)生利用人工智能創(chuàng)建了一個虛擬放射科醫(yī)師(VIR),,為非介入放射科醫(yī)生提供臨床決策支持,。

  VIR是使用IBM的沃森人工智能計算機自然語言處理技術(shù)創(chuàng)建的類似于在線客戶服務(wù)的聊天機器人。IBM的沃森人工智能計算機為VIR提供了超過2000個示例數(shù)據(jù)點,,以模擬常見的介入放射科醫(yī)師接收咨詢期間收到的數(shù)據(jù),。VIR計劃使用“深度學習”,隨著更多數(shù)據(jù)的輸入,,它變得更加智能,。

  VIR通過短信自動回復(fù)臨床醫(yī)生的問題,幫助其選擇最佳的療程,。例如,,它可以告訴提問者是否對患有特定過敏癥的患者執(zhí)行特定治療?!斑@就像與人類放射科醫(yī)生發(fā)短信一樣,,但它使用人工智能來自動響應(yīng)。這是獲取信息的最快捷方式,,它是由醫(yī)療數(shù)據(jù)支持的非常精心策劃的信息,,所以結(jié)果是更好的患者護理,“UCLA放射學住院醫(yī)師兼應(yīng)用程序員Kevin Seals博士說,。若查詢的問題超過VIR自動處理能力,,VIR將提供醫(yī)院中的介入放射科醫(yī)師聯(lián)系信息,從而建立人與人直接聯(lián)系,。

  他山之石

  基于機器學習的人工智能技術(shù)占據(jù)資本市場風口已經(jīng)兩年有余,,參與者從最早資本端的私募、風投已經(jīng)蔓延到產(chǎn)品端的大型實業(yè)企業(yè),,似乎驗證了它作為一種未來趨勢改變世界的能力,。

  通過以上對美國頂級醫(yī)院AI應(yīng)用的梳理,我們發(fā)現(xiàn)了兩點值得關(guān)注,。

  一是,,數(shù)據(jù)壁壘最小化。在美國,頂級醫(yī)院通常選擇與強大的頭部企業(yè)合作,,例如克利夫蘭診所聯(lián)手微軟,、麻省總醫(yī)院聯(lián)手NVIDIA,、約翰霍普金斯醫(yī)院聯(lián)手GE,、UCLA醫(yī)療中心聯(lián)手IBM等,這些案例中的技術(shù)供應(yīng)商都是技術(shù)領(lǐng)域老牌的頂級企業(yè),。此外,,一些頭部技術(shù)企業(yè)選擇在同一時期與多家頂級醫(yī)院合作,如GE,。這種強強聯(lián)合,,甚至是網(wǎng)絡(luò)化的強強聯(lián)合,能夠打破數(shù)據(jù)壁壘,,使得醫(yī)療AI應(yīng)用得以基于海量數(shù)據(jù),,確保機器學習具有準確的人工智能。而在國內(nèi),,盡管一些技術(shù)供應(yīng)商選擇了頂級醫(yī)院作為突破口,,但囿于有限的實力和法律障礙,醫(yī)療AI應(yīng)用被局限在科室內(nèi)部或者醫(yī)院內(nèi)部,,產(chǎn)生的數(shù)據(jù)壁壘自不必說,。

  二是,應(yīng)用場景前端化,。一般來說,,醫(yī)療AI應(yīng)用細分領(lǐng)域分為疾病預(yù)測、醫(yī)院管理,、輔助診療,、精準手術(shù)和健康管理。與國內(nèi)醫(yī)療AI將重心放在輔助診療不同,,美國大醫(yī)院在醫(yī)療AI應(yīng)用內(nèi)場景方面?zhèn)戎丶膊☆A(yù)測(如克利夫蘭診所與微軟合作,、約翰霍普金斯與GE合作、UCLA醫(yī)療中心的VIR)和健康管理(如Mayo Clinic與AliveCor的合作)等前置位,。醫(yī)療最終目的是健康,,將醫(yī)療AI應(yīng)用與健康鏈條更前端能夠有效提高社會健康水平。


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