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超聲影像篩查對(duì)胎兒先天性缺陷診斷具有重要價(jià)值。

 

過去，超聲影像學(xué)檢查技術(shù)僅能夠用于觀察宮內(nèi)發(fā)育胎兒的大小特征，以及大致性結(jié)構(gòu)變化，診斷范圍有限，難以捕捉孕產(chǎn)婦宮內(nèi)胚胎組織結(jié)構(gòu)與宮內(nèi)發(fā)育胎兒細(xì)微性結(jié)構(gòu)特征。如今，超聲影像學(xué)診斷技術(shù)已能夠揭示胎兒各個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)詳細(xì)情況，卻也為醫(yī)師診斷設(shè)置了更高門檻。

 

與CT、MRI的靜態(tài)圖像不同，超聲圖像是動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)圖像。不僅不如靜態(tài)圖像易于觀察，而且醫(yī)生需于同一時(shí)間線上采集不同切面的動(dòng)態(tài)圖像并進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷，對(duì)于醫(yī)師的操作手法與讀圖經(jīng)驗(yàn)都有著高要求。這也間接導(dǎo)致了年檢量高達(dá)20億次的超聲診斷，嚴(yán)重依賴醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)；國內(nèi)優(yōu)質(zhì)醫(yī)師稀缺，基層醫(yī)生由于缺乏培訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn)，診斷能力尚不足；超聲診斷精準(zhǔn)率難以保證，且無法滿足醫(yī)療資源相對(duì)匱乏地區(qū)就醫(yī)需求等情況出現(xiàn)。

 

5月21日，專注超聲影像研究20年的深圳開立生物醫(yī)療科技股份有限公司（以下簡稱“開立醫(yī)療”）發(fā)布了第四代人工智能產(chǎn)前超聲篩查產(chǎn)品“鳳眼S-Fetus”，為超聲診斷痛點(diǎn)問題提供了解決方案。

 

該產(chǎn)品的突破性來自于能夠在實(shí)時(shí)狀態(tài)下進(jìn)行丘腦切面、側(cè)腦室切面等14個(gè)標(biāo)準(zhǔn)切面的自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)抓圖，圖像實(shí)時(shí)質(zhì)控，并自動(dòng)測(cè)量頭圍、雙頂徑等12個(gè)項(xiàng)目參數(shù)及脊髓圓錐定位，最后將結(jié)果自動(dòng)錄入生成報(bào)告。實(shí)現(xiàn)了醫(yī)生專注打圖無需操作設(shè)備的場(chǎng)景化全智能工作模式。

 

通過這項(xiàng)技術(shù)，超聲醫(yī)生不但不再需要依賴經(jīng)驗(yàn)尋找標(biāo)準(zhǔn)切面進(jìn)行測(cè)量，而且能夠直接獲取胎兒生長參數(shù)及超聲報(bào)告。無需再通過頻繁操作按鍵測(cè)量生長參數(shù)，也無需再進(jìn)行易錯(cuò)的數(shù)據(jù)輸入工作。對(duì)于有效提高超聲產(chǎn)篩效率、精準(zhǔn)性，解決醫(yī)療資源分配不均問題，以及提升醫(yī)院質(zhì)控管理水平有著重要意義。

 

  實(shí)現(xiàn)14個(gè)標(biāo)準(zhǔn)切面自動(dòng)抓取，

 

與12個(gè)項(xiàng)目自動(dòng)測(cè)量

 

事實(shí)上，AI對(duì)于超聲的賦能與其他科室的應(yīng)用類似，主要是以提升準(zhǔn)確率、提升診斷效率為主。但不同的是，超聲應(yīng)是一種普惠的診斷工具，其應(yīng)用范圍廣泛，且擁有廣泛的基層醫(yī)療場(chǎng)景作為應(yīng)用基礎(chǔ)。這賦予了AI超聲非同一般的意義。

 

憑借無損傷、非介入、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、適應(yīng)性廣等優(yōu)勢(shì)，超聲診斷設(shè)備市場(chǎng)不斷快速增長。Fortune Business Insights數(shù)據(jù)顯示，2020年全球超聲診斷設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模為72.6億美元，預(yù)計(jì)到2028年底將達(dá)到129.3億美元，復(fù)合年增長率為7.8%。

 

不過，超聲的動(dòng)態(tài)影像并不如靜態(tài)影像那樣能夠簡易保存。要對(duì)超聲影像進(jìn)行AI研究，必須記錄并截取特定時(shí)刻特定切面的影像。同時(shí)，解決超聲由于掃查方式不同、彩超設(shè)備不同、數(shù)據(jù)非標(biāo)準(zhǔn)等客觀因素，算法模型搭建困難等難點(diǎn)。技術(shù)上的高要求與標(biāo)準(zhǔn)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的缺失，致使專注于AI超聲研究的企業(yè)少之又少。

 

要想真正產(chǎn)出有價(jià)值的智能超聲產(chǎn)品，企業(yè)只有在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)收集處理的基礎(chǔ)上，將超聲成像與影像后處理相融合、將傳統(tǒng)技術(shù)與深度學(xué)習(xí)相結(jié)合，才能逐漸攻克這些難關(guān)。

 

開立醫(yī)療在超聲領(lǐng)域擁有20年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，在人工智能等核心技術(shù)上有著深厚積累。而“鳳眼S-Fetus”正是開立醫(yī)療在第一代智能應(yīng)用的基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)出的全新技術(shù)。歷經(jīng)三年技術(shù)迭代，以及研發(fā)團(tuán)隊(duì)與智能婦產(chǎn)多中心聯(lián)合研究，此次開立醫(yī)療更進(jìn)一步，完成了基于動(dòng)態(tài)圖像對(duì)標(biāo)準(zhǔn)切面自動(dòng)抓取的人工智能技術(shù)突破。

 

從第一代到第四代“S-Fetus”，開立醫(yī)療實(shí)現(xiàn)從重復(fù)按鍵到一鍵獲取，從4個(gè)切面與4個(gè)測(cè)量，到14個(gè)標(biāo)準(zhǔn)切面的自動(dòng)抓取與12個(gè)項(xiàng)目自動(dòng)測(cè)量的跨越。為產(chǎn)前超聲檢查發(fā)展提供了更多可能性。

 

據(jù)悉，“鳳眼S-Fetus”技術(shù)是國內(nèi)首個(gè)基于深度學(xué)習(xí)的產(chǎn)科超聲智能檢測(cè)技術(shù)，也是全球首款基于動(dòng)態(tài)圖像的標(biāo)準(zhǔn)切面自動(dòng)抓取的人工智能技術(shù)。通過核心算法、獨(dú)創(chuàng)架構(gòu)、跨架構(gòu)發(fā)揮硬件潛能實(shí)現(xiàn)根本性突破，彌補(bǔ)如僅局部流程或部分環(huán)節(jié)智能，不可避免的具有延時(shí)等待、智能與非智能之間工作模式切換時(shí)用戶思維及操作習(xí)慣的跳躍、機(jī)器仍然需要用戶干預(yù)等不足問題。

 

同時(shí)，該技術(shù)能夠在醫(yī)師實(shí)時(shí)掃查過程中智能識(shí)別是何種切面，全程自動(dòng)抓取標(biāo)準(zhǔn)切面，自動(dòng)測(cè)量并將測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確錄入報(bào)告中的相應(yīng)胎兒生長參數(shù)項(xiàng)目內(nèi)。與傳統(tǒng)超聲技術(shù)相比，一鍵化的全自動(dòng)測(cè)量所需時(shí)間僅為傳統(tǒng)技術(shù)時(shí)間的7.79%，可節(jié)省檢查過程中測(cè)量所需時(shí)間的90%以上。

 

其中，標(biāo)準(zhǔn)切面自動(dòng)識(shí)別、抓圖及測(cè)量，不僅能夠使超聲醫(yī)生不用再盯著屏幕尋找標(biāo)準(zhǔn)切面，有更多時(shí)間關(guān)注胎兒解剖結(jié)構(gòu)的正常與異常；而且能夠使基層醫(yī)院醫(yī)生留存的圖像質(zhì)量與大三甲超聲醫(yī)生擁有相近水平，有效解決醫(yī)療資源不均衡問題。

 

在生長參數(shù)測(cè)量上，“鳳眼S-Fetus”則能夠?qū)⒈姸嗵荷L參數(shù)呈現(xiàn)于超聲醫(yī)生面前，同時(shí)對(duì)參數(shù)進(jìn)行深入分析，無需醫(yī)生頻繁操作按鍵測(cè)量生長參數(shù)，以及翻看生長參數(shù)表對(duì)參數(shù)進(jìn)行判別，減少近70%按鍵次數(shù)。

 

在超聲報(bào)告編寫上，則能夠幫助醫(yī)生準(zhǔn)確將超聲參數(shù)填入超聲報(bào)告中，避免醫(yī)生在數(shù)據(jù)錄入環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)，同時(shí)避免重復(fù)機(jī)械工作，減輕醫(yī)生工作壓力。

 

  從底層技術(shù)革新，

 

自動(dòng)切面獲取成功率達(dá)99%以上

 

“近年來，部分醫(yī)院在產(chǎn)科超聲圖像分析中引入了自動(dòng)/半自動(dòng)技術(shù)，但是在實(shí)踐過程中，這種方式也暴露出測(cè)量準(zhǔn)確性不高、自動(dòng)化程度低、臨床應(yīng)用效果不佳等問題。

 

‘鳳眼S-Fetus’工作流程中，前端根據(jù)場(chǎng)景需要產(chǎn)生多種模態(tài)數(shù)據(jù)，后處理進(jìn)行實(shí)時(shí)多模態(tài)數(shù)據(jù)重建、處理及優(yōu)化。針對(duì)重構(gòu)優(yōu)化后的數(shù)據(jù)，AI則需實(shí)時(shí)識(shí)別追蹤模塊高精度分析提取標(biāo)準(zhǔn)面。標(biāo)準(zhǔn)面決策調(diào)度模塊則需根據(jù)策略調(diào)度自適應(yīng)切面特征提取模塊提取量化特征。最后進(jìn)行量化分析及后續(xù)一體化自動(dòng)業(yè)務(wù)完成。”開立醫(yī)療國內(nèi)超聲市場(chǎng)部負(fù)責(zé)人李廣浩談到。

 

開立醫(yī)療此次研發(fā)的“鳳眼S-Fetus”基于新型可移植神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，以及新興算法機(jī)制Transformer等技術(shù)，以臨床診療需求為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)實(shí)時(shí)順序，更全面地將圖像特征融合在一起進(jìn)行抓取和判讀，而非簡單地卷積特征提取。

 

國內(nèi)某知名醫(yī)院對(duì)比了“鳳眼S-Fetus”與傳統(tǒng)超聲技術(shù)在16-41周正常胎兒標(biāo)準(zhǔn)切面獲取、切面識(shí)別以及自動(dòng)測(cè)量的臨床應(yīng)用。對(duì)比結(jié)果顯示，S-Fetus技術(shù)對(duì)自動(dòng)切面獲取的成功率可達(dá)99%以上，單次切面獲取的成功率可達(dá)95%以上；生長參數(shù)自動(dòng)測(cè)量其準(zhǔn)確度可達(dá)99%以上，單次測(cè)量的準(zhǔn)確度可達(dá)98%以上。

 

 

使用“鳳眼S-Fetus”技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)科超聲診斷（從左到右：采集丘腦橫切面、丘腦腹部橫切面、股骨縱切面）

 

據(jù)了解，“鳳眼S-Fetus”技術(shù)測(cè)量的重復(fù)性較好，能夠?qū)ν粋€(gè)切面進(jìn)行多次自動(dòng)化測(cè)量，其測(cè)量結(jié)果幾乎沒有差異。對(duì)于初級(jí)醫(yī)院經(jīng)驗(yàn)不足的產(chǎn)前超聲檢查醫(yī)師，使用“鳳眼S-Fetus”技術(shù)可以提高獲取標(biāo)準(zhǔn)切面和測(cè)量參數(shù)的準(zhǔn)確性，減少檢查中的誤差，提高產(chǎn)前超聲檢查的質(zhì)量。

 

可見，“鳳眼S-Fetus”技術(shù)可極大簡化產(chǎn)前超聲檢查的操作過程，節(jié)省檢查時(shí)間，減輕超聲醫(yī)師的工作負(fù)擔(dān)，從而提高產(chǎn)前超聲檢查和診斷的效率，助力傳統(tǒng)超聲向智能超聲轉(zhuǎn)變。

 

傳統(tǒng)超聲向智能超聲迭代，

 

未來或已不遠(yuǎn)

 

通過智能化的輔助診斷和治療軟件，簡化超聲檢查流程、提高診斷效率，提高超聲引導(dǎo)下治療的精準(zhǔn)度，尤其可以大幅提升基層醫(yī)生和年輕醫(yī)生的診斷水平，降低誤診和漏診的概率。

 

可見，智能超聲診斷是“AI+醫(yī)療”的重要場(chǎng)景，也是未來超聲診斷發(fā)展的一大趨勢(shì)。

 

開立醫(yī)療此次技術(shù)突破，解決了低年資醫(yī)生對(duì)標(biāo)準(zhǔn)切面認(rèn)知不足、對(duì)疾病判斷力不夠，以及亟需專業(yè)培訓(xùn)的問題；中年資醫(yī)生工作量大，重復(fù)性工作大量擠占學(xué)習(xí)及提升時(shí)間，效率不足等問題；高年資醫(yī)生，心理壓力大，基礎(chǔ)性工作擠占診斷時(shí)間，無時(shí)間解決疑難雜癥問題。

 

除解決醫(yī)生端痛點(diǎn)需求外，對(duì)于醫(yī)療機(jī)構(gòu)而言，此項(xiàng)技術(shù)則能夠幫助低年資醫(yī)生快速上手，中高年資醫(yī)生提高效率，幫助醫(yī)院降本增效，同時(shí)減少漏診及誤診率，有效平均醫(yī)療資源。實(shí)現(xiàn)了診斷精準(zhǔn)率提升、超聲診斷流程簡化，以及超聲診斷門檻的有效降低，迎合“分級(jí)診療”政策的發(fā)展。

 

據(jù)悉，目前“鳳眼S-Fetus”已投入部分醫(yī)院使用。未來產(chǎn)科超聲篩查的大面積普及，或已不遠(yuǎn)。