《電子技術(shù)應(yīng)用》
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醫(yī)學(xué)影像AI進(jìn)入后深度學(xué)習(xí)時(shí)代 市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大

2019-05-25
關(guān)鍵詞: AI 醫(yī)學(xué)影像

  隨著人口老齡化的加劇以及民眾健康意識(shí)的提升,醫(yī)學(xué)影像檢查次數(shù)每年以超過(guò)30%的速度增加,而影像科醫(yī)生每年的增長(zhǎng)速度不到5%,這里面存在著嚴(yán)重的供需失衡。

  深度學(xué)習(xí)技術(shù)在圖像領(lǐng)域的突破使得在醫(yī)療影像中應(yīng)用AI技術(shù)進(jìn)行輔助診斷即將普及,在后深度學(xué)習(xí)時(shí)代,醫(yī)學(xué)影像AI現(xiàn)階段能解決什么問(wèn)題?其中又有哪些瓶頸?未來(lái)會(huì)帶給我們?cè)鯓拥南胂??無(wú)數(shù)的問(wèn)號(hào)等待揭曉。

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  醫(yī)學(xué)影像AI的市場(chǎng)規(guī)模

  據(jù)《醫(yī)療影像的市場(chǎng)圖譜和行業(yè)發(fā)展分析》推算,2020 年我國(guó)醫(yī)學(xué)影像市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到6000 - 8000 億人民幣,其中即便診斷環(huán)節(jié)只占20%左右,也是一個(gè)千億級(jí)別的市場(chǎng)。

  根據(jù)Global Market Insight的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì):藥物研發(fā)在全球醫(yī)療AI市場(chǎng)中的份額最大,占比達(dá)到35%;智能醫(yī)學(xué)影像市場(chǎng)則為第二大細(xì)分市場(chǎng),并將以超過(guò)40%的增速發(fā)展,在2024年達(dá)到25億美元規(guī)模,占比25%。

  目前醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的年增長(zhǎng)率約為30%,而放射科醫(yī)師數(shù)量的年增長(zhǎng)率只有4.1%,放射科醫(yī)師數(shù)量增長(zhǎng)遠(yuǎn)不及影像數(shù)據(jù)增長(zhǎng)。

  除了既有市場(chǎng)帶來(lái)的新需求,醫(yī)聯(lián)體建設(shè)的推進(jìn)和第三方醫(yī)學(xué)影像服務(wù)市場(chǎng)的發(fā)展也為市場(chǎng)帶來(lái)了新的機(jī)會(huì)。

  市場(chǎng)的供需不平衡,與AI技術(shù)在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域應(yīng)用的巨大可能,推動(dòng)了大量創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)涌入醫(yī)學(xué)影像AI的領(lǐng)域。有數(shù)據(jù)顯示,中國(guó)人工智能+醫(yī)學(xué)影像的活躍企業(yè)已經(jīng)超過(guò) 70 家。

  據(jù)國(guó)家衛(wèi)計(jì)委統(tǒng)計(jì),我國(guó)病理注冊(cè)醫(yī)生在1萬(wàn)人左右,按照每百?gòu)埓才鋫?名病理醫(yī)生的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算,全國(guó)病理科醫(yī)生缺口達(dá)4萬(wàn)人。所以通過(guò)AI的方式輔助影像科醫(yī)師進(jìn)行診斷將滿(mǎn)足市場(chǎng)剛需。

  智能影像識(shí)別分類(lèi)多空間大

  智能影像識(shí)別市場(chǎng)分類(lèi)多、空間大,人工智能方法在醫(yī)學(xué)圖像處理中的應(yīng)用十分廣泛,涉及醫(yī)學(xué)圖像分割、圖像配準(zhǔn)、圖像融合、圖像壓縮、圖像重建等多個(gè)領(lǐng)域。

 ?、俜派漕?lèi):通過(guò)射線(xiàn)成像了解人體內(nèi)部的病變情況,形成影像。對(duì)該影像智能識(shí)別的目的在于標(biāo)注病灶位置。

 ?、诜暖燁?lèi):在制定放療方案之前,醫(yī)生需要通過(guò)成像設(shè)備對(duì)靶區(qū)進(jìn)行定位,從而形成影像。對(duì)該影像智能識(shí)別的目的在于進(jìn)行靶區(qū)自動(dòng)勾畫(huà),由于放療需要?dú)⑺兰?xì)胞,病變區(qū)域勾勒的越準(zhǔn)確越好,對(duì)智能影像識(shí)別準(zhǔn)確率要求高。

 ?、凼中g(shù)類(lèi):對(duì)CT等影像通過(guò)3D可視化等技術(shù),進(jìn)行三維重建,幫助醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)前規(guī)劃,確保手術(shù)的精確性。

 ?、懿±眍?lèi):病理診斷是最終確診環(huán)節(jié),MRI、CT、B超等影像判讀的正確與否要參考病理診斷的結(jié)果。傳統(tǒng)的病歷檢驗(yàn)是醫(yī)生在顯微鏡下直接讀取病歷涂片,現(xiàn)在數(shù)字化病理系統(tǒng)使得AI讀片成為可能。

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  醫(yī)療影像AI算法的變化

  醫(yī)學(xué)影像并不是AI應(yīng)用的第一個(gè)場(chǎng)景,許多企業(yè)的AI技術(shù)源于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的遷移,并在此基礎(chǔ)上根據(jù)病種的特征進(jìn)行訓(xùn)練、優(yōu)化。遷移算法的優(yōu)勢(shì)在于開(kāi)發(fā)者可以迅速切入醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,能加速醫(yī)療AI產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

  今年算法的變化主要變化在兩個(gè)方面,一方面,傳統(tǒng)遷移算法通過(guò)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)不斷優(yōu)化,魯棒性、準(zhǔn)確率等指標(biāo)都有明顯上升;另一方面,部分AI影像企業(yè)拒絕使用開(kāi)源算法,而選擇針對(duì)AI影像自建算法。

  兩種模式有擁有各自的優(yōu)勢(shì),但要完全突破現(xiàn)有AI技術(shù)的瓶頸,或許單單的算法并不能完全解決問(wèn)題,從基因等其他因素出發(fā),全方位的看待問(wèn)題,或許是另一條出路。

  變現(xiàn)場(chǎng)景和商業(yè)模式多樣化

  僅就醫(yī)療圖像智能識(shí)別而言,潛在的變現(xiàn)方式包括:作為單獨(dú)的軟件模塊向醫(yī)療機(jī)構(gòu)銷(xiāo)售、與PACS等系統(tǒng)合成向醫(yī)療機(jī)構(gòu)銷(xiāo)售;與CT、X光機(jī)等設(shè)備合作形成軟硬件一體化解決方案向醫(yī)療機(jī)構(gòu)銷(xiāo)售;通過(guò)遠(yuǎn)程醫(yī)療等方式服務(wù)基層醫(yī)療機(jī)構(gòu);通過(guò)互醫(yī)療影像創(chuàng)業(yè)公司處于發(fā)展初期。

  目前國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)公司大概為59家。隨著行業(yè)的發(fā)展,市場(chǎng)參與者的數(shù)量將首先不斷提升,最后由分散走向集中。隨著行業(yè)數(shù)據(jù)整合與共享機(jī)制的建立、模型訓(xùn)練的成熟、商業(yè)模式的確立,以及部分企業(yè)CFDA認(rèn)證的率先通過(guò),先發(fā)企業(yè)將逐步建立技術(shù)壁壘和商業(yè)壁壘,推動(dòng)市場(chǎng)走向集中。

  從變現(xiàn)對(duì)象看,基層醫(yī)院因?yàn)橹委熕?,醫(yī)療資源缺乏,付費(fèi)動(dòng)力最強(qiáng);而大醫(yī)院雖然醫(yī)療資源豐富,但由于門(mén)診住院量高,具備通過(guò)智能化應(yīng)用提升工作效率的需求。

  在此背景下,基層醫(yī)院具備按次付費(fèi)的需求基礎(chǔ),而大醫(yī)院更容易接受軟件服務(wù)費(fèi)作為付費(fèi)形式。隨著第三方影像中心的崛起,將也會(huì)對(duì)智能影像診斷產(chǎn)生需求。

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  醫(yī)學(xué)影像AI也有短板

  ①AI產(chǎn)品往往只是集中在少數(shù)幾個(gè)病種,難以覆蓋全部醫(yī)學(xué)影像問(wèn)題。

 ?、诒姸嗳斯ぶ悄芷髽I(yè)和機(jī)構(gòu)采用的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集標(biāo)準(zhǔn)多樣,系統(tǒng)偏差較大,行業(yè)缺乏醫(yī)學(xué)圖像和疾病征像的統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。

 ?、蹣I(yè)內(nèi)缺乏對(duì)數(shù)據(jù)使用標(biāo)準(zhǔn)的判斷依據(jù),在現(xiàn)有的法律基礎(chǔ)上尋找合規(guī)使用和分享數(shù)據(jù)的渠道,也是迫在眉睫的一件事情。

 ?、茉卺t(yī)學(xué)影像AI模型檢測(cè)階段,也會(huì)存在生產(chǎn)過(guò)程不規(guī)范,模型效果和安全性缺乏公正評(píng)價(jià),缺乏產(chǎn)品檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)和評(píng)價(jià)體系,缺乏相關(guān)法律法規(guī)、質(zhì)控檢查和管理制度等問(wèn)題。

 ?、葆t(yī)療健康是風(fēng)口,人工智能也是風(fēng)口,兩個(gè)風(fēng)口放在一起就可能出現(xiàn)泡沫。多數(shù)的醫(yī)生是非常有經(jīng)驗(yàn)的,AI對(duì)于他們來(lái)說(shuō)更多的是輔助,主要作用在給他們進(jìn)一步的確認(rèn)、以及提高他們的診斷效率。

  應(yīng)對(duì)弊端的解決方法

  國(guó)內(nèi)監(jiān)管審批會(huì)加速,影像 AI 產(chǎn)品上市前質(zhì)量評(píng)價(jià)體系逐漸形成。2017 年 FDA 和 CFDA 都設(shè)置了專(zhuān)門(mén)針對(duì)醫(yī)療 AI 的審評(píng)部門(mén),足以顯示對(duì)醫(yī)療 AI 重視程度和開(kāi)放態(tài)度。目前中檢院已經(jīng)召開(kāi) AI 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試數(shù)據(jù)集眼底和肺癌建設(shè)會(huì)議,公開(kāi)征集標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試數(shù)據(jù)集,建立測(cè)試數(shù)據(jù)集和客觀(guān)評(píng)測(cè)方法,推進(jìn)產(chǎn)品上市前質(zhì)量評(píng)價(jià)。

  初期AI剛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域,醫(yī)生群體的接受度還不高,有些人還持懷疑、抵觸的態(tài)度,但隨著AI臨床表現(xiàn)不斷提升、醫(yī)生AI研究學(xué)術(shù)上不斷有高質(zhì)量成果產(chǎn)出、加之大環(huán)境的影響,將有越來(lái)越多的醫(yī)生由被動(dòng)轉(zhuǎn)為主動(dòng)擁抱AI,臨床更多需求將釋放,會(huì)產(chǎn)生更多細(xì)分領(lǐng)域的機(jī)會(huì)。

  除了醫(yī)學(xué)影像 AI 應(yīng)用外,醫(yī)療領(lǐng)域還存在一類(lèi)可統(tǒng)稱(chēng)為醫(yī)學(xué)圖像的數(shù)據(jù)應(yīng)用。這類(lèi)數(shù)據(jù)雖不是設(shè)備直接成像的結(jié)構(gòu)或功能影像,但是可以間接形成能夠供計(jì)算機(jī)判讀的數(shù)字圖像,比如檢驗(yàn)和病理科室顯微鏡下視野經(jīng)數(shù)字化后形成的圖像, 以及心電、腦電等電生理信號(hào)形成的圖像都有機(jī)會(huì)借助 AI 來(lái)實(shí)現(xiàn)智能化的分析和解讀。

  結(jié)尾

  AI技術(shù)只是一種技術(shù)手段,而不是最終目標(biāo)。未來(lái)醫(yī)療AI企業(yè)會(huì)逐漸整合,只有給醫(yī)院一個(gè)相對(duì)完整的打包方案,至少幫科室解決一個(gè)領(lǐng)域的大部分問(wèn)題,也許這個(gè)行業(yè)才能迎來(lái)春天。

  在整個(gè)醫(yī)學(xué)影像的云計(jì)算中,利用算法增加連接性,利用深度學(xué)習(xí)挖掘影像數(shù)據(jù)的價(jià)值,在更多的維度中挖掘原來(lái)淺關(guān)聯(lián)或弱關(guān)聯(lián)的關(guān)系,利用三者的關(guān)聯(lián)大大提高醫(yī)療診療效率,并達(dá)到精準(zhǔn)醫(yī)療。大量數(shù)據(jù)的積累、高性能的計(jì)算環(huán)境、優(yōu)化的深度學(xué)習(xí)方法,三者資源互相結(jié)合并不斷調(diào)配的模型,正是人工智能的魅力所在,也是未來(lái)醫(yī)學(xué)的方向。


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