數坤科技劉建:醫院會為怎樣的影像AI產品買單?丨公開課回顧

數坤科技劉建:醫院會為怎樣的影像AI產品買單?丨公開課回顧

數坤科技劉建:醫院會為怎樣的影像AI產品買單?丨公開課回顧

影像AI的商業化之路,不僅要滿足使用用戶,還應解決真正的用戶(決策者)的痛點。

近期,醫健AI掘金志邀請數坤科技副總裁劉建,做客雷鋒網公開課,以“醫療影像AI的應用價值探討”為題,對影像AI的商業化背景、數坤科技的佈局情況、以及行業的未來發展路徑做了解析。

劉建做了7年的放射科醫生、在醫療行業任職14年,對於醫療行業的技術需求具有充分的瞭解。

他認為,醫療行業的實際用戶有兩類:一類是真正的用戶(決策者),一類是使用上的用戶。一個產品能不能有生命力, 首先要符合既能滿足使用用戶的需求,還要滿足決策用戶的要求。

滿足這兩點要求的解決方案就是人工智能化。“只有AI化,我們的場景才能自動化,報告才能結構化,完成標準化後,才能把人力成本大大的降低。”

以數坤研發的———CTA- CoronaryDoc冠脈AI產品為例,從掃描後處理、病灶量化AI檢測分析、到判斷疾病程度輸出結構化報告、甚至膠片的打印都可以實現自動化,醫生僅需要負責審查糾錯。

劉建認為,影像AI發展到現在只是1.0階段,2.0時代的影像AI應該能夠為臨床診斷產生新的數據。

這些數據可以對原來的疾病進行高於形態的判別,在風險預測、預防,乃至最後的療效評估等環節,均可以發揮價值,對影像的幫助也應實現多任務處理,解決過去一個人只能看一類片子的問題。

以下為劉建演講全文內容,醫健AI掘金志做了不改變原意的編輯

劉建:今天介紹的內容是醫療影像AI應用價值,副標題是影中萬象,數蘊乾坤,影像學包含了整個臨床醫學的所有內容和學科,最終將臨床內容數據化,因此在影像學內蘊藏著很多數據。

数坤科技刘建:医院会为怎样的影像AI产品买单?丨公开课回顾

我畢業於首都醫科大學,師從放射界的大咖李坤成教授,做腦部這方面的神經影像,在宣武醫院工作7年,然後到GE。

在GE我是從應用培訓開始,到教育培訓管理,直至2018年加入數坤科技,主要負責市場醫工結合和戰略方向。

臨床從業7年,醫療行業工作14年,加起來21年。所以今天我分享一下在工作中的體會。

分享的內容主要是三個方面:

1、從醫工的視角理解影像AI價值;

2、數坤科技的影像AI佈局,以及臨床應用實例和未來進展;

3、從我個人的視角看待影像AI的發展前景。

醫工結合對影像AI的價值

這個問題之前,首先回顧一下醫療客戶和普通用戶的區別。to B模式和to C不太一樣,有兩類的客戶,一類是 “決策者”,還有一類是終端使用者。

這兩類客戶的需求和視角完全不同。產品實際是終端用戶在用,但是決策者才是真正的用戶。

所以一個產品能不能有生命力, 首先要符合既能滿足使用用戶的需求,還要滿足決策用戶的要求。

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接下來看看醫院裡誰最能用上AI產品,這是原來億歐智庫裡的一個調查。可以看到其實所有的應用都集中在兩方面:一個是疾病風險管理,另一個是醫學影像。

這兩個應用場景公司數量最多,那就代表調查中的應用公司就做得很好麼?

AI技術涉及的領域非常多,包括計算機視覺、機器人、自動駕駛、自然語言處理,情感計算和語音識別。

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其實,影像AI大部分都集中在計算機視覺,也就是現在積極推廣的人臉識別技術,有些醫學影像分析實際也是基於這個技術。

首先,醫學影像遵循了醫學的特徵,它是邏輯歸納、循證應用的一門科學。

第二,醫學影像是一個標準化的數據,它很早的在國際上用DICOM形式標準化了,這樣才能保證我們在圖像視覺上可以做很多的數據標註。因為只有標註標準化了,我們才能運用深度學習技術。

第三,大家可以看到,大部分AI產品是應用在放射科,再有一部分就是眼底和病理。乳腺、核磁、前列腺以及胸部的這些應用,都是在放射科領域。

為什麼放射科是技術和商業落地的最好選擇之一?

為了實現放射科的自動化,幾大廠商一直在努力,但是真正要解決這個問題,還要考慮放射科的診斷以及複雜的過程。

所以真正要解決問題就需要AI化,只有AI化,場景才能自動化,報告才能結構化,完成標準化後,才能把人力成本大大的降低。經濟利益最簡單的是機器本身,是不是時間可以更快:掃描時間更快,檢查時間更快。檢查的病人越多,收益就越多。

不管是從放射科帶來的收益,還是讓患者入院後得到的收益是雙重的,所以加快檢查時間是他們非常關注的。

臨床利益臨床利益分兩塊:第一個是針對病人,如果速度很快是不是病人就能較快預約,並進入下一個流程當中,第二個是對學科的建設,是不是能提高科研能力、學科地位,最後才是醫學的診斷和輔助治療。

我們可以看到,決策者關注的角度和使用者是不一樣的。

那麼使用者能關注什麼呢?使用者是關注影像行業本身的應用價值。不外乎這麼幾方面:精準診斷、疾病檢出、良惡性鑑別、療效評估等等,還有就是減負。

在一些大醫院裡,影像醫生的負擔非常重,不僅要處理大量的影像診斷任務,而且還要快速處理,因為我們知道病人是等不起的。

疫情發生以來,大家可以看到,病人短時間、大量地湧入醫院後,沒有發生擠兌現象,AI在這樣的情況下發揮了非常重要的作用:

首先,快速檢出病灶,減輕了影像科的負擔,讓病人快速得到確診,進行隔離或進行下一步檢測,直接減少病人跟其他人的接觸時間。其次,就是輔助科研,醫學影像一直是由形態學慢慢向功能學轉化。這裡面就決定了會有定量數據,而定量對於下一步的精準治療非常有幫助。

定量能幫助我們對腫瘤和卒中進行分期、分級,臨床上都可以給出不同的治療方案。

最後,報告標準化,大家可能沒有感覺,但是有一個概念“報告互認”,現在有一個問題是重複檢查、難以互認。

為什麼基層醫院報告大醫院不認可,因為他的報告沒有結構化,沒有把所有真相都描述出來,可能會丟掉一些重要信息,臨床上會造成漏診。

所以大醫院不相信,造成要讓病人必須再做一次檢查。國家前幾年一直在推行結果互認,實際推行起來也是有些困難。

我相信隨著AI報告結構化以後,大家就能做到報告標準化,因為它在結構下每個地方都有提示,都有診斷要求和標準,這樣就能保證報告做到標準化。

通過疾病看到,將來應用場景最廣泛的儀器:第一個是CT、MRI掃描腦部;第二,因為缺血性心臟病是一個大病,CT對心臟的應用也會成為重要的場景;再就是由於肺癌高發,CT和肺的結合。我覺得這三個場景可能最優先。通過上面的分析,影像 AI對我們的價值是如何呢?

首先是三甲醫院主要解決人力不足的瓶頸問題。

現在大家就診都喜歡去三甲醫院,而一級、二級醫院病人就診非常少,很多三甲醫院病例是做不完的。

我們做過調研,心臟的冠脈CT,他們的預約時間最長會到一個月。對於像一些頭頸CTA和腦部相關的這些,最長預約到三個月時間。裡面最突出的問題就是檢查做不完。

對患者來說,患者最痛苦的就是等待預約時間長,醫院裡預約時間最長的就是影像學檢查了。做的時候要預約,做完後報告等待還要時間,所以基本上影像檢查可能是很多醫院的一個重大瓶頸。

第二個作用和價值是對基層醫院。基層和三甲醫院是不一樣的,基層醫院是解決人能力不足問題。AI可以幫助醫生完成處理不了的病例,因為基層醫院的現實情況是一些醫生能力缺失,很多疾病看不全、或者不會看。

這個層面AI能輔助醫生一起做醫療決策,更可能是提升醫生的診斷水平,提升醫院的診斷水平,也是報告標準化了才能留住病人。

另一方面,對患者來說,因為得到了一些標準化的報告,如果是複雜疾病,到上級醫院再去就診就避免了重複檢查。

現在基層醫院設備檔次已經不是問題,真正的問題在於寫報告的能力提升。如果報告達不到上級醫院要求,檢查就要重新再做一遍。所以AI可以幫助基層醫院去解決這方面的問題。

最後是針對所有醫院:解決目前醫生能力之上的問題。

第一個是做做不完的病歷,第二是診不會診的病例,第三個層次就是診不能診的病例。

我們設計產品應該從兩個維度去想:

第一、以醫生為中心設計產品。把產品運輸到工作場景當中,再觀察醫生的工作場景使用習慣。

同時觀察全流程是什麼樣子,才能抓住醫生的痛點,最終是幫助醫生提高診斷效率和準確率。

第二、以患者為中心設計產品。

因為患者是我們醫生的最終客戶,提高患者就醫體驗才是產品設計的終點,如果患者沒有受益,只是醫生受益,產品實際上生命力也不強。 數坤影像AI

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數坤公司2017年成立,2018年開始研發產品,選擇了比較獨特的冠脈CTA作為一個頭牌產品,2019年我們也取得非常好的成績,這是一個成績表。

如何看待這些醫學影像,理念或規劃是什麼?

我們的願景,包括價值觀,都是以患者為中心,著眼於重大疾病。中國最大的疾病其實是心腦,然後是肺,這三個是我們目前困擾中國人最大的三類疾病。

我們從影像開始,逐漸過渡到臨床,打造更多的數字化醫生。

數字是AI的一個最大的特徵,提供更多的數字化、多維的、定量的數據,不管對醫生還是對病人都非常有幫助。

我們的場景現在側重於影像,慢慢向臨床或向健康管理場景進發。

現在的產品還是挺多元化的,我們列舉了有心臟影像的數字,頭頸、胸部疾病、腫瘤、胸痛中心和卒中中心。

目前,為了提高效率,胸痛中心和卒中中心是一些三甲醫院必備的,而且是重點建設的兩個中心條件之一。

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他們不同於專門影像科流程,胸痛中心和卒中中心有不同的工作解決流程,所以針對他們也提供了不同的方案。

下面是我們的單個產品,首先是明星產品“冠脈CTA- CoronaryDoc”。

這個產品是真正深入醫生場景當中,實際場景就是上面看到的掃描之後需要人工去做圖像和處理,做出很多三維圖像,再開始寫報告,報告寫完以後還要審核醫生審核,中間參雜著膠片打印、報告打印環節。

AI介入以後,我們把這所有的流程都給AI化了。

什麼叫AI化?就是無需人工干預,從掃描到報告,覆蓋了全流程,我們稱Scan to Report

我們在掃描後的處理,整個過程都不需人為干預,可以直接生成想要診斷的數據,這個過程中,可以檢測到病灶,把病灶進行定量化,然後生成結構化報告。

同時我們也可以自動打印膠片,把打印習慣到個性化機器當中,就會自動輸出。

所以我們整個的產品覆蓋了疾病場景的全流程,他在這個過程中就感覺應用特別順手。

因為這個場景是符合現在場景的,我們把這個場景完全自動化了,但是每個場景醫生都可以去審核或審校。

因而我們才真正達到醫生和AI輔助相結合的狀態,而沒把醫生拋在之外,不是報告一下都出來,醫生也不管。

每個環節我們雖然都能自動化,但是要留給醫生去check,去審校、去檢查。

我們的產品運用了很多AI,一共有三層AI。第一是後處理的提取,第二,檢測需要AI,第三,判斷疾病程度也需要AI,實際上我們還可以生成這種計劃報告打印膠片。

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AI可以實現診斷效率的顯著提升,和穩定性、一致性。這句話的理解,實際大家都有一些體會。

上午精力充沛的時候,寫報告效率非常高,錯誤率也低,過了兩個小時以後,精力會快速下降,尤其到下午,錯誤率和漏診率會大幅升高。但AI不會存在這個問題,穩定性一直平穩。

再最重要的就是AI診斷準確性,這是很多人要問的問題。

AI準確性到底如何,我們也做了大量的多中心研究,目前得到的結果跟三甲醫院高年資醫生相近。可以看到這三個加起來,AI加醫生是遠遠優於醫生的。

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我們做多中心驗證目的是效率有沒有提升?診斷是否精準?是否有普適性?

我們選了全國共42家醫院,分佈25個省區,選取1000例有金標準的病例,就是血管造影,也做了標準化的規矩或規則,裡面所有都是三甲醫院的專家最後診斷為主。

做完這個標準以後,就得到上面的結論“AI的診斷性能和高年資醫生相近”。

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胸部影像我們跟其他廠家的方式也不同。這裡面其實叫“四合一”解決方案。

第1、最常見肺結節。找結節,是跟腫瘤相關的。第2、非門控鈣化積分。他可以應用於早篩,篩查有沒有冠心病,不是確診,只是篩查的手段。鈣化積分越高,冠心病發生率也增高,這點在國外已經有大宗病例證實。第3、肺氣腫。肺氣腫可以看看肺的變化。第4、新冠肺炎的評估。

大家會問,為什麼叫四合一,這不是四個單獨的東西嗎?

實際上四合一是,一次CT掃描,就能得到四種結果,這對於病人是非常受益的,是非常好的AI手段,我們說兩分鐘可以做到,然後可以覆蓋四大類最大疾病,這是它的特點。

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首先看肺結節,相關產品市面上有很多家,多的時候可能有上百家,因為入門門檻比較低,但是做得精、做得好,也有一定難度。

第1、是不是快?第2、你是不是準?第3、你是不是有規範的報告?是不是可以做隨訪和對照?這些都是肺結節的一些要求。

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新冠肺炎這次發生的比較突然,我們也是在春節短短的20多天中,基於肺結節和肺炎原來的經驗基礎之上,快速迭代了這樣的產品。

目前,已經安裝在武漢中南醫院、武漢人民醫院、武漢中心醫院、武漢中醫院,還有雷神山醫院,發揮了非常大的作用。

數坤新冠肺炎AI產品特點第一、快。因為疾病傳染性非常強,越快診斷越能避免病人和其他人接觸。我們2~3秒就可以解決病變的檢出。第二、可以量化。因為疾病本身從第7版或第6版開始,已經分成輕型、中型、重型,還有極重型分級,不同分級給的方法是不一樣的。

所以在這裡面需要量化,這些量化人眼看不出來,沒法去評估,只能是大概的評估,每個人看的差異度太大,會造成有偏差。

而機器本身在這方面有天然的優勢,它能快速的檢出到並能測量病變的體積、密度和大小。

第三、前後對照。這非常重要。有的患者轉歸越來越重,有的轉歸痊癒,這個過程需要多次評價、多次評估,工作量對醫生來說非常大,用了機器以後,能快速、準確幫助到他們。

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這是我們北京安貞醫院使用的應用案例。

安貞醫院、阜外醫院都是我國冠心病的專科醫院,病人非常多。機器可以快速把所有檢查項都給做出來,並且可以看到這些病變的檢測部位,告知病變程度。

在安貞醫院每天掃描量大約200個心臟,用了我們機器以後,極大改善了他們的工作勞動量。200多個病人一個哪怕是10分鐘、20分鐘,對他們來說壓力是蠻大的,而機器本身可以無間歇24小時為醫生工作。

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對新冠肺炎的應用。我們做了一個佈置,這發揮了非常大的作用。

這個就是明顯關注疾病的一個轉歸變化過程。從輕度到中度後來又減輕了,所以能看到全程,可以自動去匹配前一次、後一次或下一次的檢查圖像,而且去定位,大大的減緩靠人工檢索對比對照的時間。

從使用者角度說明,使用起來幫助是非常大的,剛才也講,對於決策者他們關注點是不一樣的。

使用了AI以後,在沒有設備增加和其他任何條件不增加的情況下,冠脈的自然檢查量都大幅提升。這是我們不同醫院的結果。

當然每個醫院提升的不一樣,經濟效益還是蠻可觀的。當然這些經濟效益也不是AI產生的,但沒有AI,這些經濟效益就變得沉默或者沒有。所以,AI可以幫助CT發揮最大的價值。

目前看到,整個檢查過程中的瓶頸不是在掃描端,現在的機器非常高端,有128排、256排、還有512排很高端的CT。

瓶頸在後處理和寫報告,只有用AI解決這部分問題,掃描另一端才能釋放,才能提升效率,增加流通量。

最典型的上海的一家三甲醫院,他們原來預約時間最長要一週。通過AI沒有任何其他設備人員變化情況下,現在預約時間可以改為兩天,

他們院長對AI技術非常讚許,因為就可以把病人真正留在醫院中。

還有一家醫院,病人量並不多,在應用AI以後,原來隔天取報告,現在當天就能可以,上午做完,下午取報告。這對病人特別友好。

有些病人千里迢迢來看病,就能直接把病看完。如果隔天再取,他們還要住宿或再預約醫生。這樣能大幅度提升患者滿意度。

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而困難在於,這種報告不容易標準化,都是手寫模板,但結構化以後就好多了,上面是文字,底下是結構化內容。

CT/MR影像是由數字通過算法生成的圖像,這些圖像可以由AI解析出各種像素點的矢量大小,從而形成各種醫生想要的各種數據:大小、方向、位置、密度等這些定量化數據,並在此基礎之上行程結構化數據庫。

冠周脂肪與冠脈粥樣硬化斑塊在人體內是個脂肪生態代謝環境,所以通過測量冠周脂肪可以來預測冠心病發生概率以及心血管事件。

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這是FFR-CT,它從原來形態學轉化功能學,中國市場做的廠家也有很多,並得到美國商保的支持,可以決定我們在放支架時候什麼時候放、什麼時候不放,尤其在臨界病變的時候。

再看斑塊,斑塊實際是做CT優於DSA的一個最主要特徵,因為斑塊一旦破裂,就會造成冠心病事件,人就會發生意外,所以中間斑塊的判別非常重要。

AI特別好的點在於,可以把斑塊具象化,或者剝離出來。對斑塊可以進行分析,包括面積、大小、程度等等,統統可以做數據化的分析,對個人的癒合或風險就能做很好的評估。

還有主動脈,主動脈夾層也是高血壓非常大的併發症,如果得了,死亡率非常高。用AI可以快速進行三維重建變成構建,也可以做這種功能學的變化。

還有頭頸,不管解決的是形態學還是功能學。

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過去傳統的工作方式就是人對圖像閱片,然後根據經驗做疾病的診斷。

其實AI的1.0,一些場景可以通過AI+人做一些協制,提供工作量,創造經濟價值。

AI走到2.0時代,它能產生一些新的臨床數據。這些臨床數據對原來的疾病能高於原來通過形態進行判別。

其次,可以做預測評估,或者疾病的風險預測、預測預防,這非常重要,包括對療效進行預測,所以2.0是AI真正發揮重要能力的時候。

行業發展趨勢因為全球的醫療設備上升通道已經變窄,它是依賴於這種技術的提升。目前來看,影像沒有發生突破性技術,所以影像技術都開始向數字化轉型。醫療設備的智能化、物聯化、信息化,是他們最大的核心。可能形成一種設備上下游生態合作的狀態,尤其是GPS或AI廠家進行合作,是一個發展趨勢。 影像AI的預期價值

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數字化影像和大數據庫

影像AI能把這個數據影像都讀懂,讀懂的前提是都變成數據了,所以我們可以做動力學的評估,做數字化的成像,把斑塊進行多維的結構,可以做脂肪代謝的生態評估。

這裡面著名的雜誌Circulation,還有柳葉刀,還有ECS都是在這方面做了大量的研究。

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影像向解剖學向功能學轉化:

過去關注的都是人眼直接讀片,通過圖像像福爾摩斯一樣去分析,辨別、假想、推斷,從而做成邏輯化推理。

現在通過影像可以做功能學,這些是原來人不能做的,通過人眼不能看出血流變化。

通過我們的算法,可以看血流信息的變化,層流的樣子,和分岔處的情況,可以對斑塊造成的層流和分流現象的關係進行分別探討。

疾病的風險預測

像主動脈虛擬支架,動脈瘤破裂風險,我們可以對動脈瘤進行破裂風險的血流動力學預測,紅點是容易破裂地方,在原來形態學很難發現,幾十年去研究是很難。

但動力學功能學上就可以清楚的看清。也可以做組學來預測冠心病事件的發生率。

從影像向臨床轉化

影像是可以向多病種,從心、腦、肺,包括將來腹部進行全病種覆蓋。但是光服務影像不能解決全部的問題,還需要向臨床去做檢出、診斷、量化、治療、評估。

最簡單的一個實例,可以看到術前可以做診療規劃,把所有數據都測量出來;

也可以做虛擬支架規劃,術中可以跟DSA做融合指導手術方案;

術後可以去看哪個是薄弱點,不容易破裂和功能學追蹤。

所以AI是慢慢從影像向臨床不斷轉化、延伸、服務。其實是將來影像AI的重大發展,因此影像在臨床上的診斷作用是非常大的。

預防

冠心病高發人群非常多,是不是能做篩查,但是篩查帶給醫生負擔特別重。本身來說,大量的病人來以後,醫生是缺失的,這裡運用AI以後,可以通過人工AI進行分流。

假如說做CT,陰性就非藥物治療,如鍛鍊等;

斑塊很小就一級預防,可以降脂;

輕度病變內科治療,對臨界病變有FRCT可以看是不是應該放支架,或者是進行內科治療;

對嚴重病變我們可以做介入治療或手術治療。

所以對於冠心病可以從猝不及防,到防患於未然

而腦血管強調的是防治,將是未來AI的一大趨勢。

因為腦血管病致殘性非常高,另一個特點是腦血管病轉診不容易,出血是不能轉診,因為風險很高;

缺血發生很快,是進展性的,又來不及轉診,所以(腦血管病)大都是發生在二級,到不了三級。

這裡就有矛盾,很多醫生不知道檢查方法是什麼?或者能力缺失,包括康復也會缺失,這中間AI+醫療解決方案都可以做一些定量化,或者遠程幫助。

新冠肺炎診斷相對沒有那麼複雜,但是真正的是早篩、精準、快速,也就是儘快建立起防控體系,對新冠肺炎很重要

所以,我們可以用CT做早篩———篩查階段;放到市屬發熱門診———做診斷階段;放到專科醫院———做診治階段。

在北京像地壇、小湯山、佑安醫院都是這樣,

我們通過AI提供早篩、診斷、救治、複診全鏈條閉環式輔助服務

大家也期望產品越來越豐富,從形態到功能,從影像到臨床,從非定量向定量,能走向風險預測或者更高的標準,現在的產品,實際就是樣的狀態。(本來內容來源:數坤科技劉建)

下週公開課

時間:2020年4月20日(下週一) 20:00-21:00

主題:訊飛語音技術在疫情中的創新應用

主講者:科大訊飛醫療市場與解決方案部負責人 劉洋

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