《電子技術(shù)應(yīng)用》
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人工智能在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域的一些新應(yīng)用

2019-03-24
關(guān)鍵詞: 醫(yī)療器械 AI

  隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展,醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)正在進入智能醫(yī)療階段,人工智能技術(shù)將全面應(yīng)用和融入醫(yī)療健康全環(huán)節(jié)。醫(yī)療健康目前所應(yīng)用的醫(yī)療設(shè)備,正在從信息化階段走入智能化階段,越來越多新興醫(yī)療設(shè)備上應(yīng)用了人工智能技術(shù),為醫(yī)療產(chǎn)業(yè)帶來諸多改變。

  人工智能在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域有一些新興應(yīng)用,而商業(yè)領(lǐng)袖和專業(yè)人士正在尋求提供有關(guān)這種技術(shù)影響的更多見解。

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  行業(yè)領(lǐng)先公司目前正在開發(fā)的人工智能應(yīng)用類型。

  創(chuàng)新努力的共同趨勢,這些趨勢對醫(yī)療保健未來的影響。

  似乎為醫(yī)療保健專業(yè)人員提供最大價值的應(yīng)用程序。

  在展示應(yīng)用程序示例之前,先了解一下在該領(lǐng)域的研究中出現(xiàn)的一些共同主題。

 ?。?)慢性疾病管理 - 醫(yī)療機構(gòu)正在使用機器學(xué)習(xí)來監(jiān)測使用傳感器的患者,并使用移動應(yīng)用程序進行自動化治療(例如糖尿病和自動胰島素輸送)。

 ?。?)醫(yī)療成像- 一些公司將人工智能驅(qū)動的平臺整合到醫(yī)療掃描設(shè)備中,通過減少輻射暴露來提高圖像清晰度和臨床效果(例如:通用電氣醫(yī)療集團(GE Healthcare)肝臟和腎臟病變的CT掃描)。

 ?。?)人工智能和物聯(lián)網(wǎng)(IoT) - 一些公司正在整合人工智能和物聯(lián)網(wǎng),以更好地監(jiān)控患者對治療方案的依從性,并改善臨床結(jié)果(例如,用于持續(xù)監(jiān)測病情危重患者的飛利浦醫(yī)療保健解決方案)。

  AI讓糖尿病患者更有效管理病情

  人工智能在慢性病管理上的應(yīng)用,是作為醫(yī)患溝通的橋梁,在減輕醫(yī)生的工作的同時保證患者病情在已知、可控的情況下進行病情判斷和處理。

  糖尿病是一種主要的慢性疾病,影響著大約3030萬美國人的身體健康。它是由持續(xù)的高血糖引起的,血糖是食用食物的主要能量來源。通常,由胰腺制成的激素胰島素有助于葡萄糖轉(zhuǎn)移到身體的細胞中以產(chǎn)生能量。如果體內(nèi)缺乏胰島素或供應(yīng)不足,則無法很好地控制血糖水平。

  美敦力公司是進入人工智能領(lǐng)域的醫(yī)療器械公司之一,旨在幫助糖尿病患者更有效地管理自己的病情,從而提高生活質(zhì)量。2016年9月,美敦力公司宣布其Sugar.IQ應(yīng)用程序是與IBM Watson合作開發(fā)的移動個人助理,將由其首批用戶進行測試。

  該公司概述了Sugar.IQ應(yīng)用程序的三個主要功能:

  洞察信息- 當應(yīng)用程序發(fā)現(xiàn)與葡萄糖模式相關(guān)的行為時,將實時傳遞個性化消息,以幫助糖尿病患者了解特定行為和習(xí)慣如何影響他們的血糖水平。

  血糖水平輔助 - 糖尿病患者可以要求應(yīng)用程序遵循特定的食物或治療相關(guān)的行動和事件。通過以下項目,Sugar.IQ將幫助發(fā)現(xiàn)這些項目對個人血糖水平的影響。

  膳食記錄 -應(yīng)用程序?qū)⒖焖佥p松地跟蹤日志中的食物,以提供與膳食相關(guān)的見解,說明特定食物如何影響個人的血糖水平。

  該公司聲稱,該應(yīng)用程序通過分析美敦力葡萄糖傳感器和胰島素泵產(chǎn)生的數(shù)據(jù),持續(xù)監(jiān)測血糖水平。這些設(shè)備將連接到用戶的身體上。最初建立在10000名糖尿病患者數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的模型或算法正在得到改進,以預(yù)測血糖水平何時會超出健康范圍。據(jù)報道,機器學(xué)習(xí)將用于進行預(yù)測分析。

  在IBM公司合作案例研究中,美敦力糖尿病服務(wù)和解決方案的數(shù)據(jù)和信息學(xué)創(chuàng)新主管Huzefaneemuchwala解釋了與此工作相關(guān)的目標和挑戰(zhàn):

  他說,“美敦力公司提供了連續(xù)血糖儀和胰島素泵等系統(tǒng),這是一種主要由接受胰島素治療的患者使用的設(shè)備,用于監(jiān)測血糖水平和直接向身體注射胰島素。如果我們能夠利用這些設(shè)備,并對個人的血糖水平提供持續(xù)的反饋,那么就有可能支持數(shù)百萬人對其身體狀況進行日常管理。”

  與Sugar.IQ應(yīng)用程序中使用的算法類似,該公司聲稱MiniMed 670G系統(tǒng)經(jīng)過了算法培訓(xùn),根據(jù)給定時間需要多少胰島素,每五分鐘自我調(diào)整基礎(chǔ)(基線)胰島素輸送。

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  美敦力微型670G系統(tǒng)

  根據(jù)2017年11月StarTribune公司的一份報告,強生公司退出了市場規(guī)模為17億美元的胰島素泵市場,使得美敦力公司在2019年之前將其市場主導(dǎo)地位提高到74%(之前為61%)。強生公司此前控制了約11%的市場份額。

  人工智能技術(shù)在慢性病管理上的應(yīng)用最重要的一環(huán)就是數(shù)據(jù)獲取,隨著社會的發(fā)展,可穿戴技術(shù)日益普及,這也意味著慢性病的相關(guān)數(shù)據(jù)——關(guān)于飲食、運動、睡眠和藥物的所有重要的生物識別數(shù)據(jù)現(xiàn)在變得更容易獲取。但數(shù)據(jù)獲取后仍面臨重大挑戰(zhàn),例如如何從大量數(shù)據(jù)中獲取可操作的洞察力,并將其快速交付給用戶,以便他們做出適當?shù)臎Q策。

  關(guān)于慢性病的人工智能數(shù)據(jù)的治理,2019醫(yī)學(xué)人工智能論壇上來自全世界多領(lǐng)域的醫(yī)療專家、人工智能專家將進行有針對性的分享和探討。

  有了人工智能,醫(yī)學(xué)影像診療速度大大加快

  在臨床上,超過70%的診斷都依賴于醫(yī)學(xué)影像,醫(yī)學(xué)影像輔助診斷被認為是人工智能最重要的潛在創(chuàng)新應(yīng)用之一。目前人工智能在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域的應(yīng)用方向主要有兩類,即圖像病歷分類、目標或病灶監(jiān)測分割。

  2017年11月,通用電氣醫(yī)療集團和NVIDIA公司宣布在醫(yī)療器械行業(yè)獲得了進一步的合作。通用電氣醫(yī)療集團表示,它在全球市場上推出了500,000個成像設(shè)備。據(jù)報道,這兩家公司參與了長達十年的合作伙伴關(guān)系,將NVIDIA人工智能平臺與通用電氣醫(yī)療集團的成像設(shè)備集成在一起。

  合作雙方表示他們正在使用人工智能來提高計算機斷層掃描(CT)的速度和準確性。設(shè)計算法以重新組織當醫(yī)生僅僅查看掃描時可能遺漏的微小的器官損傷模式。通過捕獲這些更精細的細節(jié),該技術(shù)有可能支持更快的診斷并減少錯誤。

  CT掃描涉及通過計算機處理來組合來自同一物體的多個X射線的圖像。與簡單的一維X射線圖像相比,CT掃描可以生成身體內(nèi)部骨骼、血管和軟組織的橫截面圖像或切片。

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  掃描速度越快意味著患者在輻射下暴露的時間越少,這有助于縮短治療時間,并提高臨床療效。例如,這些公司提到新的CT系統(tǒng)(通過FDA批準的通用電氣醫(yī)療集團表革命家族的一部分)比以前的系統(tǒng)快兩倍,并且由于體積更大,可以更快地識別肝臟和腎臟病變。數(shù)據(jù)可通過NVIDIA的人工智能平臺訪問。

  從這些新的CT系統(tǒng)可以看出,人工智能技術(shù)的應(yīng)用加快了醫(yī)學(xué)影像診斷的速度,同時提升了影像診斷的精準度,給醫(yī)生的“閱片”和診斷方式帶來改變。在2019國際醫(yī)學(xué)人工智能論壇的5G時代的醫(yī)療健康和醫(yī)療機器人主題論壇上,來自國內(nèi)的權(quán)威影像科醫(yī)生,將對人工智能給醫(yī)學(xué)影像帶來的改變,進行全面介紹。

  人工智能和物聯(lián)網(wǎng),讓病情數(shù)據(jù)監(jiān)測更及時

  在慢性病管理部分,提到了可穿戴設(shè)備的普及對于數(shù)據(jù)獲取的幫助。人工智能技術(shù)與醫(yī)療健康可穿戴設(shè)備的結(jié)合可以支撐的數(shù)據(jù)管理不僅僅應(yīng)用于慢性病,還可應(yīng)用于普通人的健康管理與疾病預(yù)防。

  可穿戴設(shè)備通過物聯(lián)網(wǎng)及人工智能技術(shù)廣泛融合并應(yīng)用于生活中,實現(xiàn)貫穿用戶全生命周期的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測,并對各項數(shù)據(jù)指標進行綜合智能分析,服務(wù)于用戶的健康管理。

  作為數(shù)據(jù)獲取基礎(chǔ)的可穿戴技術(shù)是人工智能研究人員和設(shè)備制造商感興趣的一個迅速增長的領(lǐng)域。行業(yè)分析師預(yù)計,到2019年,該行業(yè)市場規(guī)模將達到250億美元。但是,在臨床環(huán)境中使用可穿戴設(shè)備時,必須考慮一些重要因素。

  可穿戴設(shè)備的可靠性和有效性是兩個潛在的問題。這些設(shè)備通?;谶@樣的前提進行營銷,即它們將在改善人們的健康和健康方面發(fā)揮重要作用。但是,大多數(shù)制造商無法提供有形證據(jù)來證明這些設(shè)備的有效性。

  最近進行的關(guān)于用于跟蹤身體活動的各種設(shè)備有效性的比較研究已經(jīng)說明了不同裝置之間在準確性方面的顯著變化。據(jù)稱這些設(shè)備的誤差率高達25%,而這種差異是巨大的,而這反映了可穿戴醫(yī)療應(yīng)用程序可能產(chǎn)生的問題。在將健康或醫(yī)療應(yīng)用設(shè)備推出市場之前,其可靠性應(yīng)該得到解決。

  飛利浦醫(yī)療保健公司的IntelliVue Guardian解決方案是一種患者監(jiān)護系統(tǒng),它使用人工智能來預(yù)測患者何時可能發(fā)生危及生命的風(fēng)險,以便進行有效的早期干預(yù)。該公司聲稱其早期預(yù)警系統(tǒng)結(jié)合了軟件、臨床決策支持算法和移動連接等技術(shù),這是可穿戴設(shè)備發(fā)揮作用的地方。

  例如,臨床醫(yī)生可以在患者手腕上安裝一個內(nèi)嵌傳感器的無線裝置,以跟蹤諸如血壓等生命體征。IntelliVue Guardian解決方案軟件將使用機器學(xué)習(xí)技術(shù),根據(jù)對類似患者數(shù)據(jù)的大型數(shù)據(jù)集進行培訓(xùn)的算法,識別患者生命體征的任何重大變化。如果發(fā)現(xiàn)了重要的變化,數(shù)據(jù)將傳輸?shù)絀ntelliVue監(jiān)視器或移動設(shè)備以通知護理人員。

  物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)的在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用不僅有以可穿戴設(shè)備為代表的健康管理設(shè)備,還有醫(yī)療檢測類設(shè)備和養(yǎng)老監(jiān)護類設(shè)備等多種品類。在2019國際醫(yī)學(xué)人工智能論壇上,飛利浦等科技公司將帶來最新的醫(yī)療應(yīng)用設(shè)備的展示和介紹。

  在醫(yī)療器械行業(yè),AI大有可為

  為了使醫(yī)療設(shè)備更加可靠、準確和自動化,人們越來越關(guān)注如何整合人工智能。醫(yī)學(xué)成像是一個不斷取得發(fā)展進步的領(lǐng)域,而臨床上有效的可穿戴設(shè)備仍在不斷涌現(xiàn)。然而,開發(fā)和改進支持慢性病管理和治療的設(shè)備將很可能繼續(xù)是一個主要關(guān)注領(lǐng)域。

  隨著患者堅持治療成為慢性病疾管理的一大挑戰(zhàn),美敦力等主要醫(yī)療保健公司看到了實現(xiàn)患者接受藥物過程自動化的機會。通過將堅持治療的責(zé)任從患者轉(zhuǎn)移到可靠的自動化醫(yī)療設(shè)備上,有可能減輕慢性病的經(jīng)濟負擔(dān),提高生活質(zhì)量。

  展望未來,數(shù)據(jù)科學(xué)家Francesco Corea博士預(yù)計將有兩種趨勢:

  (1) 集成人工智能和虛擬現(xiàn)實的醫(yī)療設(shè)備

 ?。?)用于醫(yī)療應(yīng)用的人工智能設(shè)備的轉(zhuǎn)換。

  他指出,“如今有了一些使用醫(yī)療虛擬現(xiàn)實設(shè)備的公司的例子,但是與人工智能的集成和實時反饋(以及隨后的適應(yīng))相結(jié)合并不簡單。我看到的一類產(chǎn)品最初并不認為是一種純粹醫(yī)療設(shè)備,但最終發(fā)展成為純粹的醫(yī)療設(shè)備(例如生物特征支付等)。

  這是因為,純粹醫(yī)療器械的商業(yè)化周期往往相當長,并且需要更多的努力和更大的監(jiān)管力度。需要創(chuàng)建具有商業(yè)可行性的用例,然后查看醫(yī)療影響,這對患者來說是非常有意義的?!?/p>

  隨著人工智能在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域日益普及,如何證明安全性和有效性的過程將成為臨床醫(yī)生尋求實施器械、監(jiān)管機構(gòu)和設(shè)備制造商的重要考慮因素。


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