《電子技術(shù)應(yīng)用》
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AI 眼底篩查為何能從實驗室走進現(xiàn)實,未來又會呈現(xiàn)出何種走向,?

2019-07-11
關(guān)鍵詞: AI眼底篩 AI AI醫(yī)

  在AI醫(yī)療產(chǎn)業(yè)中,,醫(yī)療影像一直是一個相對熱門的領(lǐng)域,。通過深度學(xué)習(xí)算法對醫(yī)療影像數(shù)據(jù)的和分析建立模型,實現(xiàn)對醫(yī)療影像的智能分析?,F(xiàn)在每年的計算機視覺學(xué)術(shù)論壇中,,都有關(guān)于各種疾病的影像數(shù)據(jù)分析比賽,并且在諸如腫瘤,、心血管疾病等等大量領(lǐng)域中,,AI的閱片準確度、速度,,都已經(jīng)超過了人類,。

  但在一系列AI醫(yī)療影像項目中,AI眼底影像一直是一個很特別的存在,。相比其他項目,,AI眼底篩查軟件的落地速度之迅猛,超過了很多人的想象,。像DeepMind聯(lián)合倫敦Moorfields眼科醫(yī)院合作推出的AI眼底篩查技術(shù),,能夠?qū)崿F(xiàn)在30秒之內(nèi)識別出數(shù)種疾病,被稱作DeepMind首個有望商業(yè)化的AI項目,;而百度也曾高調(diào)向基層醫(yī)院捐贈數(shù)百臺AI眼底篩查一體機,,讓技術(shù)以打包形式直接落地到應(yīng)用場景中,;AI醫(yī)療創(chuàng)業(yè)公司體素科技的“VoxelCloud-Retina眼底全病種篩查解決方案”目前在全國超過130家MMC(國家標準化代謝性疾病管理中心)     落地。這種普及效率和速度,,被成為“落地之王”也不為過,。

  今天我們要討論的問題,就是AI眼底篩查究竟是如何從實驗室走進現(xiàn)實,,在未來又會呈現(xiàn)出何種走向,?

  從眼底到身體,

  我們?yōu)槭裁葱枰咝У难鄣缀Y查,?

  通過眼底影像檢查,,可以對大量眼底疾病進行輔助判斷。既能反映糖尿病視網(wǎng)膜病變,、青光眼,、老年黃斑等一系列眼底疾病,同時還能反映高血壓,、糖尿病等慢性病的病變和累積,。

  可是對于眼底影像檢查的普及程度,卻與這一技術(shù)的價值并不匹配,。

  其中原因在于兩方面,,其一是眼底疾病病灶微小、不同病灶間區(qū)分度低,,目前全國范圍內(nèi)擁有閱片能力的醫(yī)生相對較少,。同時在大多數(shù)醫(yī)院的體系架構(gòu)中,眼底篩查被歸類于眼科,,而眼科醫(yī)生很難對于糖網(wǎng)病,、高血壓等內(nèi)科、內(nèi)分泌科等等疾病進行追蹤式的診療,,但離開眼科后,,其他科室的醫(yī)生又很難具備眼底影像閱片能力。

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  另外,,根據(jù)《2017年中國衛(wèi)生和計劃生育統(tǒng)計年鑒》獲悉,,中國有4億左右慢性眼病患者,而只有3.6萬名眼科醫(yī)生,,門診量超過1.1億,,住院患者超過450萬?;加刑悄虿∫暰W(wǎng)膜病變的患者往往無法及時獲知病情,,因此早篩早治是慢病管理的關(guān)鍵,但現(xiàn)今醫(yī)療資源無法滿足需求,,導(dǎo)致許多病人到晚期才能發(fā)現(xiàn)治療,,但往往為時已晚,,為國家醫(yī)保帶來巨大的不必要負擔,嚴重影響該人群的勞動能力,。

  在醫(yī)療資源日益緊張的情況下,,如果能夠高效利用起眼底篩查的能力,既可以幫助患者及時發(fā)現(xiàn)病情,,也能輔助慢性疾病管理更加高效,,讓更多人享受到高效的醫(yī)療體驗。

  體素科技就是在這樣的矛盾中發(fā)現(xiàn)了機會,。

  “AI醫(yī)師”的養(yǎng)成計劃:

  眼底篩查是如何智能化的,?

  體素科技的眼科產(chǎn)品總監(jiān)在采訪時提到,體素科技和很多AI醫(yī)療創(chuàng)業(yè)企業(yè)一樣,,發(fā)現(xiàn)了眼底篩查這一技術(shù)的價值,,同時市場上存在著一些公開的眼底影像數(shù)據(jù)集,可供企業(yè)在其中進行分析和挖掘,。

  具體來說,,AI眼底篩查的實現(xiàn)過程是通過專業(yè)醫(yī)學(xué)知識對數(shù)據(jù)進行標注,挖掘訓(xùn)練出疾病分類網(wǎng)絡(luò),,構(gòu)成針對于不同病灶的分類模型和疾病識別模式,。但問題在于,當大家都面對著同樣的公開數(shù)據(jù)集時,,又該如何從技術(shù)上構(gòu)建差異化優(yōu)勢呢?

  體素科技在一開始對AI眼底影像項目進行研發(fā)時,,身邊基本沒有企業(yè)在做這個研究,,到2017年開始陸續(xù)有很多創(chuàng)業(yè)公司也開始研發(fā)這個項目,但從去年年底開始,,體素科技的AI眼底篩查項目逐漸落地時,,卻發(fā)現(xiàn)很多當初的同行者卻已經(jīng)離開市場。

  提及這其中的原因,,體素科技眼科產(chǎn)品總監(jiān)告訴了我們?nèi)舾杉毠?jié),。

  首先,體素科技自主擴大了眼底圖像數(shù)據(jù)的獲取范圍,。除了應(yīng)用公開數(shù)據(jù)集之外,,體素科技在不斷嘗試落地的過程中,還在不斷的擴大著數(shù)據(jù)獲取范圍,。尤其作為橫跨上海和洛杉磯的跨國創(chuàng)業(yè)企業(yè),,讓體素科技可以接觸到不同人種的豐富眼底數(shù)據(jù),增強模型的精準度和廣泛適用性,。

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  而在其他企業(yè)專注于單病種(糖網(wǎng)?。┭邪l(fā)時,,體素科技已經(jīng)開始做全病種的研發(fā)。一般眼科醫(yī)生拿到患者的眼底照片后,,經(jīng)過閱片基本能判斷病患有哪些病癥,,因此AI技術(shù)要真正能輔助醫(yī)生臨床,必須具備全病種閱片能力,。一直以來體素科技源源不斷的增加著關(guān)于眼底圖像的數(shù)據(jù)標注,,以病灶位置、病灶類型等不同,,歸類為數(shù)十上百種疾病組合,。這實現(xiàn)了從一個全病種分布平衡的數(shù)據(jù)上,進行多任務(wù)模型的訓(xùn)練,。目前體素科技的AI眼底篩查軟件除了可以識別糖尿病視網(wǎng)膜病變,、糖尿病黃斑水腫、青光眼,、白內(nèi)障,、老年黃斑變性等病灶特征,還可識別包括微血管瘤,,視網(wǎng)膜內(nèi)出血,,硬性滲出, 棉絮斑,,視網(wǎng)膜外出血,,新生血管,激光斑,,玻璃膜疣,,玻璃體混濁等十余種病灶病變。體素科技的全病種體系極大的擴展了AI眼底篩查的應(yīng)用范圍,,畢竟很多患者在去醫(yī)院檢查時,,可能并不知道自己患有的是什么疾病,如果AI眼底篩查技術(shù)能夠盡可能的包攬多病種篩查,,無疑也提升了就診效率,。

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  同時在落地過程中體素科技發(fā)現(xiàn),由于眼底照片的拍攝屬于人為操作,,其中會存有很多不確定性,,例如光線的強與弱,不同眼底照相設(shè)備的圖像質(zhì)量等等,,都有可能造成AI判斷不準甚至徹底失靈的可能,。總的來說,,還是算法模型的魯棒性差,,對于應(yīng)用環(huán)境的要求較高,。發(fā)現(xiàn)這一問題后,體素科技一邊訓(xùn)練質(zhì)量控制模型來對模型進行泛化,,一邊加強了不同設(shè)備拍攝數(shù)據(jù)的收集,,進而不斷的提升模型在落地時的應(yīng)對能力。

  其中體素科技眼科產(chǎn)品總監(jiān)還提到了很有趣的一點:很多創(chuàng)業(yè)企業(yè)在做AI眼底篩查項目時,,往往專注于提升算法模型在單一數(shù)據(jù)集中的準確率,。而體素科技則更關(guān)心算法在現(xiàn)實場景中的表現(xiàn),不斷發(fā)現(xiàn)問題和解決問題,。

  如此一來產(chǎn)生的結(jié)果,,就是專注單一數(shù)據(jù)集表現(xiàn)的AI算法會有些“高分低能”,在落地時表現(xiàn)差,,自然會被市場淘汰,。而體素科技在第三方測試中敏感度高達97%,并在三個月內(nèi)連續(xù)獲得紅杉資本領(lǐng)投的數(shù)千萬美元投資與騰訊的 1 億元投資,,并在2018年9月又獲得了弘泰資本5000萬美元投資,。

  打破象限:

  AI眼底篩查帶來的健康公平

  從資本的密集關(guān)注,也能側(cè)面看出AI眼底篩查所體現(xiàn)出的落地價值,。

  從體素科技打造“AI醫(yī)師”的故事中我們可以發(fā)現(xiàn),,AI眼底篩查的一個重要特征,就是為很多疾病打開了智能化診斷的大門,。例如高血壓,、糖尿病等慢性病,又或者是青光眼這一類在初期很難被察覺到的眼科疾病,,在此前都很難以通過類型的醫(yī)療影像進行診療和跟蹤管理,,而無法通過醫(yī)療影像進行管理,也就意味著無法通過計算機視覺能力提升效率,。

  但隨著AI眼底篩查對眼底篩查影響數(shù)據(jù)的不斷挖掘利用,與更多病種關(guān)聯(lián)起來,,就意味著打破眼底篩查只應(yīng)用于眼科的原有象限,,讓這種疾病篩查方法的能力范圍不斷擴張,賦能高血壓,、糖尿病等基數(shù)巨大的慢性疾病的診療,。

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  AI眼底篩查除了自身能力強大之外,在落地上也更加快捷,。像眼底篩查一體機這種形式,,能夠讓操作者快速上手,不僅能夠交由眼科以外其他科室應(yīng)用,,一些非三甲的基層醫(yī)院,、社區(qū)醫(yī)院,,即使沒有高度專業(yè)的相關(guān)醫(yī)療人才,也可以通過AI眼底篩查技術(shù)輔助診療,。作為首家接入MMC的眼底篩查AI技術(shù)提供方,,體素科技上線不到1年,就為130家MMC中心篩查糖尿病患者超過28000人次,,月篩查量超過4000人次,,陽性比例33%,幫助MMC更好地管理了糖尿病患者的眼底并發(fā)癥,,大大提高了糖尿病視網(wǎng)膜病變(簡稱糖網(wǎng))的早期篩查率,,從而也將很大程度提升糖網(wǎng)病患者的治療效果,減少糖網(wǎng)對于視力的損害,。

  如此一來AI眼底篩查不僅打破了醫(yī)療資源有限帶來的效率限制,,更打破了醫(yī)療資源分布帶來的就醫(yī)困難,降低了病患的就醫(yī)成本,。很多身處三四線城市,、鄉(xiāng)鎮(zhèn)的患者,不需要來到北上廣的大醫(yī)院,,直接可以在一體機上享受便利的眼底疾病篩查,。因為整個過程快速便捷,患者也可以提高檢查頻率,,對于自己的慢性病進行管理,。因此而帶來的健康公平,也是很多其他AI醫(yī)療影像技術(shù)所企及的,。中國工程院院士,、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院分會會長寧光也非常肯定體素科技的AI眼底篩查技術(shù),。體素科技帶來的不僅僅是基層醫(yī)療診斷分析能力的擴容,,同時也極大的提升了人民生活質(zhì)量和老年勞動能力,其中的潛在社會價值,,同樣也十分可貴,。

  這也是為什么,體素科技能夠在以經(jīng)濟寒潮著稱的2018年再次獲得數(shù)千萬美金的融資,?!敖】抵袊睉?zhàn)略提出到2030年,要打造出16萬億元規(guī)模的健康管理產(chǎn)業(yè),。在實現(xiàn)這一目標的過程中,,自然少不了AI眼底篩查這樣降低慢性病管理成本的關(guān)鍵技術(shù)。

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  將對于眼底篩查技術(shù)的研究,投射到整個健康事業(yè)的建設(shè)中,,除去經(jīng)濟效應(yīng),,背后的公益效應(yīng)也是不能忽視的。所謂一眼萬年,,今天AI對于眼底篩查數(shù)據(jù)的積累挖掘和技術(shù)落地推動,,正在改變著未來人們管理自身健康狀況的方式。


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