数坤科技欲打造为人类医生助力的“数字医生”
前不久,由中国产学研合作促进会组织编写的《创新 使命 担当——中国产学研合作百佳示范企业》一书在京发布,数坤科技成功入选中国产学研合作百佳示范企业。该书的发布得到了国务院国资委、中国科协、中国产学研合作促进会所属100多个产学研协同创新平台及有关部门的高度重视,受到广大企业及产学研界的热切关注。
数坤科技自主研发了领先的医学AI 神经网络,围绕“数字人体”的核心技术战略,已经成功推出“数字心”“数字脑”“数字胸”“数字腹”“数字肌骨”等数字医生产品组合,为心脏病、脑卒中、癌症等人类首要危急重慢病提供智能筛查、精准诊断和治疗方案。
如今,数字医生平台产品应用于超1200家医院,被临床医生们日常高粘性使用,很多患者可能都曾接受过“数字医生”的诊疗。作为一款被临床医生爱不释手的临床工具,其研发企业也被中国产学研合作促进会列入创新百佳的示范企业,那么,在人工智能技术的驱动下,数字医生平台到底是如何炼成的,如何成长为医疗领域的一场跨时代变革?
凭借医工结合集体智慧首创全球心脏AI
2017 年,数坤科技成立并开始着手研发第一个产品。经过和影像专家们的深入访谈,最后公司决定从冠脉CTA开始。冠脉CTA被定位为稳定型冠心病影像检查的“看门人”,临床上有大量的检查需求。而在影像科,处理一个冠脉CTA通常需要花费半个小时以上时间。繁琐的图像后处理和对每根血管都需要精确评估,使得冠脉CTA检查的出报告时间偏长,这也直接导致每天都接诊做检查的患者有限,通常预约检查需要很长的时间。
心血管的难度在于没有公开数据,之所以如此,首先是该数据标注困难:动脉、静脉不规则,血管细小,标注难度大,医生们经常是单单标注冠脉就要花费两三个小时。此外,从数据集的构建到整个诊断过程的人工智能化,包括全流程,心血管需要把一整套东西做下来,其中涉及数十个算法,既包括传统算法,也包括深度学习的算法。相对肺结节,不在一个量级上,它是从病灶到一个疾病的过程。经过4个月打磨,第一个模型制成。
2017 年12 月,为进一步验证和迭代产品,数坤科技开始与北京友谊医院展开合作。和杨正汉教授的团队继续打磨迭代产品。产品原型在友谊医院试运行后,很快收到了医生的反馈。医生希望在影像中除了把主要血管分支识别出来,并且要求能够把1.5 毫米的末端血管也识别出来。这个要求对技术的挑战是非常大的。为了攻克这个难题,数坤整个团队都搬到友谊医院去上班,和友谊医院的专家们形成了一个医工结合的团队。每天研究算法效果,获得医生反馈后及时迭代算法方案。
数坤科技克服了挑战,立春前后,迎来转机。安贞医院、郑州大学第一附属医院、武汉中心医院等十几家医院的合作和验证,又让模型的能力更上台阶。既提高了模型对不同类型数据的泛化性,又能吸取医生们对产品的建议。每个星期也会请医生来讲课,讲冠脉的一些基础知识和诊断。同时,还提供平台给医生们演示,让他们用,医生们提供出越来越多的迭代建议。
相比已经广泛应用的初期影像AI 产品,动辄成百上千张的冠脉CTA 图像对算法要求更高,识别起来更加困难、耗费时间更多。而这些困难,却是人工智能的强势点。为此,数坤科技与不同医院合作,构建了能够处理不同设备、不同扫描标准下影像的深度神经网络模型,并基于此全面打造了数坤心血管AI 系统。能够应用于绝大多数冠脉CTA 影像,完成标准化、精细化血管重建,同时给出相应的诊断报告。
不断更新换代完善数字人体技术平台
在数坤科技的第一代AI 产品出炉时,该AI 只能测量血管的狭窄程度,进行相应的后处理。而到了第二代AI,钙化积分、斑块分析等功能学评估逐渐加入其中,数坤科技能够给予医生更为全面的数据参考。接下来的第三代AI,数坤科技尝试将AI 的作用延伸向手术导航、耗材选型,完成人工智能从“诊断”到“诊治”的跨越。
数坤科技一方面开始顺着新冠肺炎疫情的需求开发肺炎诊断系统,另一方面它的研发方向由原有的心血管向心脑血管扩充,希望能够真正解决困扰中国居民的脑卒中筛查问题。
数坤科技随后研发了头颈CTA 智能辅助诊断系统、CT 脑灌注智能分析系统,通过场景扩充以探寻更为精准的诊断。至今为止,除了已有的智能血流储备分数CT FFR测量系统、主动脉智能辅助诊断系统,数坤科技开发了头颈CT 智能辅助诊断系统,将AI 范畴由心血管转向全系血管。
2020 年10 月,首都医科大学宣武医院卢洁教授团队与数坤科技合作的头颈CTA重建研究被Nature 子刊收录。该研究使用了18259 例头颈CTA 数据集,对超过一亿血管区域进行了AI 勾画与分割。结果显示,AI的重建影像质量表现合格率为92.1%。CerebralDoc成功地将处理时间从14.22 ± 3.64分钟降至4.94±0.36分钟,时间缩短约65.3%,点击次数从115.87 ± 25.9 次降至4 次,使用5 个月后所需的医生从3 人减少至1 人。
2021年,数坤科技推出肝脏MR人工智能产品,由北京友谊医院放射科主任杨正汉教授团队等研发人员与数坤科技共同研究开发,旨在解决复杂的肝脏疾病诊断问题。杨正汉教授指出,“全球范围内,从发表的论文来看,仅有少数论文涉及到肝脏MRI+AI, 而且都是单一任务的研究。肝脏MRI AI系统是一个整体诊断方案,有望在肝脏局灶病变MRI智能诊断方面取得突破。”
数坤科技的科研成果并不局限于模态的延伸,在产品的丰度上,其也取得了长足的进展。
区域智慧医疗影像云平台是数坤科技助力中国主动预防型公共卫生防控体系变革的重要产品。对于区域居民,无须大小病初诊都前往中心医院,就近就医也能享受到“专家级别的医疗服务”。
新冠肺炎疫情防控期间,数坤科技第一时间联系湖北的医院,组织精锐研发力量,经过10 余天的艰苦努力,成功研发新冠肺炎智能影像分析系统。系统研发完成后在湖北多家定点救治医院上线,并捐赠给了雷神山医院。在新冠肺炎疫情防控关键时期,北京市科委协调了市卫生健康委、市医管中心等单位,推动数坤科技新冠肺炎AI 在北京地坛医院、北京佑安医院、北京小汤山医院等多家定点医院部署上线。
让数字医生成为人类医生的助力者
对于工程师和医生来说,彼此行业知识是互不精通的,人工智能算法的研究则需要两个领域知识的配合。为此,数坤科技的工程师们在“开工”前,都要经过“住院”这一关,让他们更好地理解医疗场景及如何与医生保持更好地沟通。
与传统设备不同,人工智能的研发,医生的参与感更强,每一个细微的成长都倾注了数坤科技和医生的心血。也是在这个过程中,双方有了不同的成长,在他们看来,人工智能并不是医生的助手,而是医生工作中的同行者。
在这种认知下,医生的内心已经从使用者上升到了创造者,无论是在数据的标准上,还是在产品的应用上,全部都会严格要求,从而做出让自己认可的产品。
2020 年,数坤科技推出了“数坤学苑”,在线上为众多年轻医生提供了人工智能的理解和使用的宝贵经验,希望通过这种共赢的方式,可以让人工智能更好的完成临床应用。
医疗AI 行业的跨越式发展,为解决基层患者就诊难、基层医疗发展难的情况找到了一条可行道路。医学影像AI 产品可以成为医生的超级助手,减轻临床医生的负担,弥补基层医疗医生短缺的情况,提升医疗诊断效率。
在数坤科技的成长和发展过程中,无处不在地伴随着数坤科技研发团队与医生们的无缝配合,数坤科技产品的研发迭代,全部源自医生和研发团队们在使用AI 过程中的使用经验和深度学习,这也使数坤科技从诞生到成长都一直处在产学研创新前沿,不断与医生们共同创造AI时代的人类集体智慧,让数字医生始终站在产学研医的最前端。
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