AI如何應(yīng)用于醫(yī)療器械? 2019國際醫(yī)學(xué)人工智能論壇
發(fā)布時間：2021-05-11
文章簡介：
隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)正在進(jìn)入智能醫(yī)療階段，人工智能技術(shù)將全面應(yīng)用和融入醫(yī)療健康全環(huán)節(jié)。醫(yī)療健康目前所應(yīng)用的醫(yī)療設(shè)備，正在從信息化階段走入智能化階段，越來越多新興醫(yī)療設(shè)備上應(yīng)用了人工智能技術(shù)，為醫(yī)療產(chǎn)業(yè)帶來諸多改變。2019國際醫(yī)學(xué)人工智能論壇(www.idcquan.com/Special/AIMS/)將聚焦人工智能為醫(yī)療產(chǎn)業(yè)帶來的改變。
人工智能在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域有一些新興應(yīng)用，而商業(yè)領(lǐng)袖和專業(yè)人士正在尋求提供有關(guān)這種技術(shù)影響的更多見解。
•行業(yè)領(lǐng)先公司目前正在開發(fā)的人工智能應(yīng)用類型。
•創(chuàng)新努力的共同趨勢，這些趨勢對醫(yī)療保健未來的影響。
•似乎為醫(yī)療保健專業(yè)人員提供最大價值的應(yīng)用程序。
在展示應(yīng)用程序示例之前，先了解一下在該領(lǐng)域的研究中出現(xiàn)的一些共同主題。
（1）慢性疾病管理 - 醫(yī)療機構(gòu)正在使用機器學(xué)習(xí)來監(jiān)測使用傳感器的患者，并使用移動應(yīng)用程序進(jìn)行自動化治療（例如糖尿病和自動胰島素輸送）。
（2）醫(yī)療成像- 一些公司將人工智能驅(qū)動的平臺整合到醫(yī)療掃描設(shè)備中，通過減少輻射暴露來提高圖像清晰度和臨床效果（例如：通用電氣醫(yī)療集團(tuán)（GE Healthcare）肝臟和腎臟病變的CT掃描）。
（3）人工智能和物聯(lián)網(wǎng)（IoT） - 一些公司正在整合人工智能和物聯(lián)網(wǎng)，以更好地監(jiān)控患者對治療方案的依從性，并改善臨床結(jié)果（例如，用于持續(xù)監(jiān)測病情危重患者的飛利浦醫(yī)療保健解決方案）。
AI讓糖尿病患者更有效管理病情
人工智能在慢性病管理上的應(yīng)用，是作為醫(yī)患溝通的橋梁，在減輕醫(yī)生的工作的同時保證患者病情在已知、可控的情況下進(jìn)行病情判斷和處理。
糖尿病是一種主要的慢性疾病，影響著大約3030萬美國人的身體健康。它是由持續(xù)的高血糖引起的，血糖是食用食物的主要能量來源。通常，由胰腺制成的激素胰島素有助于葡萄糖轉(zhuǎn)移到身體的細(xì)胞中以產(chǎn)生能量。如果體內(nèi)缺乏胰島素或供應(yīng)不足，則無法很好地控制血糖水平。
美敦力公司是進(jìn)入人工智能領(lǐng)域的醫(yī)療器械公司之一，旨在幫助糖尿病患者更有效地管理自己的病情，從而提高生活質(zhì)量。2016年9月，美敦力公司宣布其Sugar.IQ應(yīng)用程序是與IBM Watson合作開發(fā)的移動個人助理，將由其首批用戶進(jìn)行測試。
該公司概述了Sugar.IQ應(yīng)用程序的三個主要功能：
•洞察信息- 當(dāng)應(yīng)用程序發(fā)現(xiàn)與葡萄糖模式相關(guān)的行為時，將實時傳遞個性化消息，以幫助糖尿病患者了解特定行為和習(xí)慣如何影響他們的血糖水平。
•血糖水平輔助 - 糖尿病患者可以要求應(yīng)用程序遵循特定的食物或治療相關(guān)的行動和事件。通過以下項目，Sugar.IQ將幫助發(fā)現(xiàn)這些項目對個人血糖水平的影響。
•膳食記錄 -應(yīng)用程序?qū)⒖焖佥p松地跟蹤日志中的食物，以提供與膳食相關(guān)的見解，說明特定食物如何影響個人的血糖水平。
該公司聲稱，該應(yīng)用程序通過分析美敦力葡萄糖傳感器和胰島素泵產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，持續(xù)監(jiān)測血糖水平。這些設(shè)備將連接到用戶的身體上。最初建立在10000名糖尿病患者數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的模型或算法正在得到改進(jìn)，以預(yù)測血糖水平何時會超出健康范圍。據(jù)報道，機器學(xué)習(xí)將用于進(jìn)行預(yù)測分析。
在IBM公司合作案例研究中，美敦力糖尿病服務(wù)和解決方案的數(shù)據(jù)和信息學(xué)創(chuàng)新主管Huzefaneemuchwala解釋了與此工作相關(guān)的目標(biāo)和挑戰(zhàn)：
他說，“美敦力公司提供了連續(xù)血糖儀和胰島素泵等系統(tǒng)，這是一種主要由接受胰島素治療的患者使用的設(shè)備，用于監(jiān)測血糖水平和直接向身體注射胰島素。如果我們能夠利用這些設(shè)備，并對個人的血糖水平提供持續(xù)的反饋，那么就有可能支持?jǐn)?shù)百萬人對其身體狀況進(jìn)行日常管理。”
與Sugar.IQ應(yīng)用程序中使用的算法類似，該公司聲稱MiniMed 670G系統(tǒng)經(jīng)過了算法培訓(xùn)，根據(jù)給定時間需要多少胰島素，每五分鐘自我調(diào)整基礎(chǔ)（基線）胰島素輸送。
美敦力微型670G系統(tǒng)
美敦力微型670G系統(tǒng)
根據(jù)2017年11月StarTribune公司的一份報告，強生公司退出了市場規(guī)模為17億美元的胰島素泵市場，使得美敦力公司在2019年之前將其市場主導(dǎo)地位提高到74％（之前為61％）。強生公司此前控制了約11%的市場份額。
人工智能技術(shù)在慢性病管理上的應(yīng)用最重要的一環(huán)就是數(shù)據(jù)獲取，隨著社會的發(fā)展，可穿戴技術(shù)日益普及，這也意味著慢性病的相關(guān)數(shù)據(jù)——關(guān)于飲食、運動、睡眠和藥物的所有重要的生物識別數(shù)據(jù)現(xiàn)在變得更容易獲取。但數(shù)據(jù)獲取后仍面臨重大挑戰(zhàn)，例如如何從大量數(shù)據(jù)中獲取可操作的洞察力，并將其快速交付給用戶，以便他們做出適當(dāng)?shù)臎Q策。
關(guān)于慢性病的人工智能數(shù)據(jù)的治理，2019醫(yī)學(xué)人工智能論壇上來自全世界多領(lǐng)域的醫(yī)療專家、人工智能專家將進(jìn)行有針對性的分享和探討。
有了人工智能，醫(yī)學(xué)影像診療速度大大加快
在臨床上，超過70%的診斷都依賴于醫(yī)學(xué)影像，醫(yī)學(xué)影像輔助診斷被認(rèn)為是人工智能最重要的潛在創(chuàng)新應(yīng)用之一。目前人工智能在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域的應(yīng)用方向主要有兩類，即圖像病歷分類、目標(biāo)或病灶監(jiān)測分割。
2017年11月，通用電氣醫(yī)療集團(tuán)和NVIDIA公司宣布在醫(yī)療器械行業(yè)獲得了進(jìn)一步的合作。通用電氣醫(yī)療集團(tuán)表示，它在全球市場上推出了500,000個成像設(shè)備。據(jù)報道，這兩家公司參與了長達(dá)十年的合作伙伴關(guān)系，將NVIDIA人工智能平臺與通用電氣醫(yī)療集團(tuán)的成像設(shè)備集成在一起。
合作雙方表示他們正在使用人工智能來提高計算機斷層掃描（CT）的速度和準(zhǔn)確性。設(shè)計算法以重新組織當(dāng)醫(yī)生僅僅查看掃描時可能遺漏的微小的器官損傷模式。通過捕獲這些更精細(xì)的細(xì)節(jié)，該技術(shù)有可能支持更快的診斷并減少錯誤。
CT掃描涉及通過計算機處理來組合來自同一物體的多個X射線的圖像。與簡單的一維X射線圖像相比，CT掃描可以生成身體內(nèi)部骨骼、血管和軟組織的橫截面圖像或切片。
掃描速度越快意味著患者在輻射下暴露的時間越少，這有助于縮短治療時間，并提高臨床療效。例如，這些公司提到新的CT系統(tǒng)（通過FDA批準(zhǔn)的通用電氣醫(yī)療集團(tuán)表革命家族的一部分）比以前的系統(tǒng)快兩倍，并且由于體積更大，可以更快地識別肝臟和腎臟病變。數(shù)據(jù)可通過NVIDIA的人工智能平臺訪問。
從這些新的CT系統(tǒng)可以看出，人工智能技術(shù)的應(yīng)用加快了醫(yī)學(xué)影像診斷的速度，同時提升了影像診斷的精準(zhǔn)度，給醫(yī)生的“閱片”和診斷方式帶來改變。在2019國際醫(yī)學(xué)人工智能論壇的5G時代的醫(yī)療健康和醫(yī)療機器人主題論壇上，來自國內(nèi)的權(quán)威影像科醫(yī)生，將對人工智能給醫(yī)學(xué)影像帶來的改變，進(jìn)行全面介紹。
人工智能和物聯(lián)網(wǎng)，讓病情數(shù)據(jù)監(jiān)測更及時
在慢性病管理部分，提到了可穿戴設(shè)備的普及對于數(shù)據(jù)獲取的幫助。人工智能技術(shù)與醫(yī)療健康可穿戴設(shè)備的結(jié)合可以支撐的數(shù)據(jù)管理不僅僅應(yīng)用于慢性病，還可應(yīng)用于普通人的健康管理與疾病預(yù)防。
可穿戴設(shè)備通過物聯(lián)網(wǎng)及人工智能技術(shù)廣泛融合并應(yīng)用于生活中，實現(xiàn)貫穿用戶全生命周期的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測，并對各項數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行綜合智能分析，服務(wù)于用戶的健康管理。
作為數(shù)據(jù)獲取基礎(chǔ)的可穿戴技術(shù)是人工智能研究人員和設(shè)備制造商感興趣的一個迅速增長的領(lǐng)域。行業(yè)分析師預(yù)計，到2019年，該行業(yè)市場規(guī)模將達(dá)到250億美元。但是，在臨床環(huán)境中使用可穿戴設(shè)備時，必須考慮一些重要因素。
可穿戴設(shè)備的可靠性和有效性是兩個潛在的問題。這些設(shè)備通常基于這樣的前提進(jìn)行營銷，即它們將在改善人們的健康和健康方面發(fā)揮重要作用。但是，大多數(shù)制造商無法提供有形證據(jù)來證明這些設(shè)備的有效性。
最近進(jìn)行的關(guān)于用于跟蹤身體活動的各種設(shè)備有效性的比較研究已經(jīng)說明了不同裝置之間在準(zhǔn)確性方面的顯著變化。據(jù)稱這些設(shè)備的誤差率高達(dá)25％，而這種差異是巨大的，而這反映了可穿戴醫(yī)療應(yīng)用程序可能產(chǎn)生的問題。在將健康或醫(yī)療應(yīng)用設(shè)備推出市場之前，其可靠性應(yīng)該得到解決。
飛利浦醫(yī)療保健公司的IntelliVue Guardian解決方案是一種患者監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，它使用人工智能來預(yù)測患者何時可能發(fā)生危及生命的風(fēng)險，以便進(jìn)行有效的早期干預(yù)。該公司聲稱其早期預(yù)警系統(tǒng)結(jié)合了軟件、臨床決策支持算法和移動連接等技術(shù)，這是可穿戴設(shè)備發(fā)揮作用的地方。
例如，臨床醫(yī)生可以在患者手腕上安裝一個內(nèi)嵌傳感器的無線裝置，以跟蹤諸如血壓等生命體征。IntelliVue Guardian解決方案軟件將使用機器學(xué)習(xí)技術(shù)，根據(jù)對類似患者數(shù)據(jù)的大型數(shù)據(jù)集進(jìn)行培訓(xùn)的算法，識別患者生命體征的任何重大變化。如果發(fā)現(xiàn)了重要的變化，數(shù)據(jù)將傳輸?shù)絀ntelliVue監(jiān)視器或移動設(shè)備以通知護(hù)理人員。
物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)的在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用不僅有以可穿戴設(shè)備為代表的健康管理設(shè)備，還有醫(yī)療檢測類設(shè)備和養(yǎng)老監(jiān)護(hù)類設(shè)備等多種品類。在2019國際醫(yī)學(xué)人工智能論壇上，飛利浦等科技公司將帶來最新的醫(yī)療應(yīng)用設(shè)備的展示和介紹。
在醫(yī)療器械行業(yè)，AI大有可為
為了使醫(yī)療設(shè)備更加可靠、準(zhǔn)確和自動化，人們越來越關(guān)注如何整合人工智能。醫(yī)學(xué)成像是一個不斷取得發(fā)展進(jìn)步的領(lǐng)域，而臨床上有效的可穿戴設(shè)備仍在不斷涌現(xiàn)。然而，開發(fā)和改進(jìn)支持慢性病管理和治療的設(shè)備將很可能繼續(xù)是一個主要關(guān)注領(lǐng)域。
隨著患者堅持治療成為慢性病疾管理的一大挑戰(zhàn)，美敦力等主要醫(yī)療保健公司看到了實現(xiàn)患者接受藥物過程自動化的機會。通過將堅持治療的責(zé)任從患者轉(zhuǎn)移到可靠的自動化醫(yī)療設(shè)備上，有可能減輕慢性病的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，提高生活質(zhì)量。
展望未來，數(shù)據(jù)科學(xué)家Francesco Corea博士預(yù)計將有兩種趨勢：
（1） 集成人工智能和虛擬現(xiàn)實的醫(yī)療設(shè)備
（2）用于醫(yī)療應(yīng)用的人工智能設(shè)備的轉(zhuǎn)換。
他指出，“如今有了一些使用醫(yī)療虛擬現(xiàn)實設(shè)備的公司的例子，但是與人工智能的集成和實時反饋（以及隨后的適應(yīng)）相結(jié)合并不簡單。我看到的一類產(chǎn)品最初并不認(rèn)為是一種純粹醫(yī)療設(shè)備，但最終發(fā)展成為純粹的醫(yī)療設(shè)備（例如生物特征支付等）。
這是因為，純粹醫(yī)療器械的商業(yè)化周期往往相當(dāng)長，并且需要更多的努力和更大的監(jiān)管力度。需要創(chuàng)建具有商業(yè)可行性的用例，然后查看醫(yī)療影響，這對患者來說是非常有意義的。”
隨著人工智能在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域日益普及，如何證明安全性和有效性的過程將成為臨床醫(yī)生尋求實施器械、監(jiān)管機構(gòu)和設(shè)備制造商的重要考慮因素。
將于4月1日—5日在上海舉行的2019國際醫(yī)學(xué)人工智能論壇上，來自相關(guān)單位的領(lǐng)導(dǎo)、專家們將就醫(yī)療人工智能監(jiān)管政策和智能化醫(yī)療器械監(jiān)管做發(fā)言。
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