一眼萬年：AI眼底篩查為什么能夠成為AI醫(yī)療中的“落地之王”

原標(biāo)題：一眼萬年：AI眼底篩查為什么能夠成為AI醫(yī)療中的“落地之王”

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(shí)現(xiàn)對醫(yī)療影像的智能分析?，F(xiàn)在每年的計(jì)算機(jī)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(zhǔn)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(xiàng)目中，AI眼底影像一直是一個很特別的存在。相比其他項(xiàng)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(xiàng)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(jī)，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(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)室走進(jìn)現(xiàn)實(shí)，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(jìn)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(jìn)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。

另外，根據(jù)《2017年中國衛(wèi)生和計(jì)劃生育統(tǒng)計(jì)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(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(fù)擔(dān)，嚴(yán)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(yàn)。

體素科技就是在這樣的矛盾中發(fā)現(xiàn)了機(jī)會。

“AI醫(yī)師”的養(yǎng)成計(jì)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(jìn)行分析和挖掘。

具體來說，AI眼底篩查的實(shí)現(xiàn)過程是通過專業(yè)醫(yī)學(xué)知識對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)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(dāng)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(xiàng)目進(jìn)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(xiàng)目，但從去年年底開始，體素科技的AI眼底篩查項(xiàng)目逐漸落地時，卻發(fā)現(xiàn)很多當(dāng)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?xì)節(jié)。

首先，體素科技自主擴(kuò)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(kuò)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(qiáng)模型的精準(zhǔn)度和廣泛適用性。

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(biāo)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(shí)現(xiàn)了從一個全病種分布平衡的數(shù)據(jù)上，進(jìn)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(kuò)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。

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(qiáng)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(zhǔn)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(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(jìn)行泛化，一邊加強(qiáng)了不同設(shè)備拍攝數(shù)據(jù)的收集，進(jìn)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(diǎn)：很多創(chuàng)業(yè)企業(yè)在做AI眼底篩查項(xiàng)目時，往往專注于提升算法模型在單一數(shù)據(jù)集中的準(zhǔn)確率。而體素科技則更關(guān)心算法在現(xiàn)實(shí)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(dá)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(jìn)行診療和跟蹤管理，而無法通過醫(yī)療影像進(jìn)行管理，也就意味著無法通過計(jì)算機(jī)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(kuò)張，賦能高血壓、糖尿病等基數(shù)巨大的慢性疾病的診療。

AI眼底篩查除了自身能力強(qiáng)大之外，在落地上也更加快捷。像眼底篩查一體機(jī)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(jī)上享受便利的眼底疾病篩查。因?yàn)檎麄€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(jìn)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?？隙w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(kuò)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(jì)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(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)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)。

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(jì)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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