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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域。通過深度學習算法對醫(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術論壇中,都有關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,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,讓技術以打包形式直接落地到應用場景中;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。患有糖尿病視網(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鍵,但現(xiàn)今醫(yī)療資源無法滿足需求,導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)學知識對數(shù)據(jù)進行標注,挖掘訓練出疾病分類網(wǎng)絡,構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,又該如何從技術上構建差異化優(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)病)研發(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,進行多任務模型的訓練。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??偟膩碚f,還是算法模型的魯棒性差,對于應用環(huán)境的要求較高。發(fā)現(xiàn)這一問題后,體素科技一邊訓練質(zhì)量控制模型來對模型進行泛化,一邊加強了不同設備拍攝數(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

  從資本的密集關注,也能側面看出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,與更多病種關聯(lián)起來,就意味著打破眼底篩查只應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)的相關醫(yī)療人才,也可以通過AI眼底篩查技術輔助診療。作為首家接入MMC的眼底篩查AI技術提供方,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)療影像技術所企及的。中國工程院院士、上海交通大學醫(yī)學院分會會長寧光也非常肯定體素科技的AI眼底篩查技術。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。“健康中國”戰(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鍵技術。

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  將對于眼底篩查技術的研究,投射到整個健康事業(yè)的建設中,除去經(jīng)濟效應,背后的公益效應也是不能忽視的。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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