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1　背景

近年來，隨著5G、人工智能產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，AI已經(jīng)滲透到各個行業(yè)。當(dāng)前，隨著人工智能領(lǐng)域，語音交互、計算機(jī)視覺和認(rèn)知計算等技術(shù)的逐漸成熟，人工智能的應(yīng)用場景越發(fā)豐富，人工智能技術(shù)也逐漸成為影響醫(yī)療行業(yè)發(fā)展、提升醫(yī)療服務(wù)水平的重要因素，人工智能技術(shù)與醫(yī)療健康領(lǐng)域的融合不斷加深。目前，我國醫(yī)療人工智能行業(yè)發(fā)展已經(jīng)比較成熟，據(jù)有關(guān)資料顯示，我國醫(yī)療人工智能行業(yè)的市場規(guī)模在2020年已達(dá)到265億元，同比增加了46.41%，同時有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測，2027年其市場規(guī)模將達(dá)到1400億元，市場發(fā)展?jié)摿薮蟆?br/>

世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）發(fā)布了2020年全球最新癌癥負(fù)擔(dān)數(shù)據(jù)，全球乳腺癌新發(fā)病例高達(dá)226萬例，超過了肺癌的220萬例，成為全球第一大癌。乳腺癌的二級預(yù)防被公認(rèn)為最能有效地提高患者生存率和降低死亡率的群防措施。由于中國女性乳腺癌發(fā)病年齡年輕化、乳腺體積相對較小以及乳腺結(jié)構(gòu)相對致密和鉬靶X線設(shè)備的普及化相對低等特點，制約了X線檢查在乳腺癌篩查中的應(yīng)用，而超聲安全、有效，適合于任何年齡段女性檢查，不受乳腺結(jié)構(gòu)因素影響，且超聲儀器普及率在我國相對較高，因此超聲已成為我國乳腺癌篩查和診斷的一線方法，并應(yīng)用于全國30個省（區(qū)、市）53個縣（區(qū)）開展的婦女乳腺癌篩查工作中。但由于基層超聲醫(yī)生技術(shù)水平整體不高及超聲醫(yī)生資源緊缺，目前實際進(jìn)行群體性篩查的婦女人群的數(shù)量極其有限。

為解決基層超聲醫(yī)生技術(shù)水平整體不高以及醫(yī)生資源緊缺的瓶頸問題，深圳瀚維智能醫(yī)療科技有限公司（以下簡稱：瀚維）項目團(tuán)隊前期分別進(jìn)行了相關(guān)乳腺超聲機(jī)器人技術(shù)和乳腺超聲人工智能技術(shù)的研發(fā)與臨床應(yīng)用初步研究，并在前期工作基礎(chǔ)上，研發(fā)高效、精準(zhǔn)全自動化的雙乳掃查超聲機(jī)器人，借助大數(shù)據(jù)人工智能分析，實現(xiàn)乳腺超聲機(jī)器人規(guī)范掃查與人工智能診斷一體化。瀚維產(chǎn)品AIBUS智能乳腺超聲掃查機(jī)器人的成功應(yīng)用，對實現(xiàn)乳腺癌的高效群體性篩查具有巨大意義，為乳腺癌患者的早期診斷、早期治療創(chuàng)造有利條件。

2　實施與應(yīng)用

瀚維AIBUS智能篩查乳腺超聲診斷系統(tǒng)融合人工智能、超聲、計算機(jī)視覺、機(jī)器人與5G等技術(shù)，突破全局與局部感知、運(yùn)動規(guī)劃、控制與決策和超聲醫(yī)學(xué)影像人工智能一系列關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)乳腺超聲自動化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化掃查，并通過人工智能進(jìn)行輔助判斷。創(chuàng)新性地實現(xiàn)了全乳乳腺超聲影像云端保存，建立個人乳腺健康檔案，實現(xiàn)乳腺全數(shù)據(jù)可追溯，現(xiàn)場去醫(yī)生化，突破了群體性篩查瓶頸。構(gòu)建了從篩查、轉(zhuǎn)診、治療、保險全生命周期的國家級乳腺健康管理模式。

圖1 AIBUS智能乳腺超聲掃查機(jī)器人

瀚維AIBUS智能篩查乳腺超聲診斷系統(tǒng)與四川大學(xué)華西醫(yī)院、中國人民解放軍總醫(yī)院、中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院、鄭州大學(xué)附屬第一醫(yī)院、湘雅醫(yī)院等國內(nèi)頂尖醫(yī)院進(jìn)行臨床科研合作，得到國家婦幼、國家衛(wèi)健委、國家婦兒中心等國家衛(wèi)生部門的高度關(guān)注。在南方科技大學(xué)、鄭州大學(xué)附屬第一醫(yī)院、安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院、南京醫(yī)科大第一附屬醫(yī)院、深圳市南山區(qū)人民醫(yī)院、福建省婦幼保健院、四川省婦幼保健院、廣東省婦幼保健院、深圳市婦幼保健院等在全國150余個機(jī)構(gòu)進(jìn)行大規(guī)模篩查使用。截至目前，累積篩查案例已經(jīng)達(dá)200,000例，系統(tǒng)化解決了醫(yī)生嚴(yán)重短缺等系統(tǒng)性問題。

3　應(yīng)用創(chuàng)新性、難點問題及解決思路

3.1　應(yīng)用創(chuàng)新性

（1）智掃查：對比傳統(tǒng)超聲設(shè)備，AIBUS一鍵啟動，掃查過程全自動，自動獲取標(biāo)準(zhǔn)化乳腺超聲影像，實現(xiàn)掃查現(xiàn)場去醫(yī)生化；

（2）智分析：人工智能技術(shù)利用超聲影像所包含的空間結(jié)構(gòu)信息和掃查時間序列所包含的動態(tài)結(jié)構(gòu)信息，實現(xiàn)對復(fù)雜超聲影像的人工智能分析，滿足乳腺癌篩查需求；

（3）智分類：通過人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)對AIBUS輸出的標(biāo)準(zhǔn)化超聲影像進(jìn)行分析判讀，實現(xiàn)初篩分類，輔助醫(yī)生遠(yuǎn)程診斷；

（4）智管理：自動登記病史信息、歷年超聲影像信息、鉬靶等其它檢查信息的全生命周期健康管理，全數(shù)據(jù)可追溯，實現(xiàn)健康數(shù)據(jù)的集中存儲管理，促進(jìn)信息共享流通；

（5）智聯(lián)動：建立結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)平臺，政府、醫(yī)院、保險、研究機(jī)構(gòu)可運(yùn)用人工智能的方法進(jìn)行有效分析，如疾病預(yù)測、患病區(qū)域性分析、康復(fù)周期分析等等，得出不同層次、不同方向的研究分析結(jié)果，實現(xiàn)聯(lián)動。

3.2　難點問題及解決思路

（1）現(xiàn)有機(jī)器人無法滿足大規(guī)模醫(yī)療服務(wù)場景應(yīng)用

瀚維利用產(chǎn)學(xué)研合作、制定規(guī)范化的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；降低機(jī)器人核心零部件和整機(jī)的生產(chǎn)及生產(chǎn)成本，使醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人可以“平民化”大規(guī)模地覆蓋，進(jìn)而改善人們的生活品質(zhì)，提高服務(wù)品質(zhì)和效率；進(jìn)行集成化、輕量化、小型化與模塊化研究，使機(jī)器人占用空間少，搬運(yùn)拆卸方便。滿足大規(guī)模醫(yī)療服務(wù)場景應(yīng)用。

（2）現(xiàn)有機(jī)器人無法滿足高人機(jī)共融性的體表貼合作業(yè)

AIBUS智能乳腺超聲掃查機(jī)器人從人體三維結(jié)構(gòu)動態(tài)精細(xì)化感知、視觸覺感知及反饋控制、柔性軟體驅(qū)動器及形變感知等關(guān)鍵技術(shù)協(xié)同改進(jìn)優(yōu)化，采用多視角下全局環(huán)境感知和末端局部感知相融合的動態(tài)精細(xì)化感知策略，提高人機(jī)共融性。

（3）現(xiàn)有AI影像數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)入口依賴性高

本產(chǎn)品搭建一套5G智能乳腺群體性篩查解決方案，利用5G高速率、低延時、大連接的特性，覆蓋到各個基層醫(yī)院。機(jī)器人現(xiàn)場自動掃查的乳腺數(shù)據(jù)上傳到云端，各大醫(yī)院的醫(yī)生同時遠(yuǎn)程閱片，針對閱片結(jié)果差異較大的會進(jìn)行視頻討論分析，保證最終的病例分析是無誤的，在閱片結(jié)束后會形成標(biāo)準(zhǔn)化的電子健康檔案。實現(xiàn)自采集，自成長，不依賴于醫(yī)院，獲取的數(shù)據(jù)范圍廣、渠道更加穩(wěn)定。

（4）超聲影像AI非標(biāo)準(zhǔn)化帶來數(shù)據(jù)一致性問題

本產(chǎn)品通過融合超聲、人工智能、計算機(jī)視覺及機(jī)器人四大領(lǐng)域技術(shù)，包含掛號、病史信息采集系統(tǒng)、全自動機(jī)器人乳腺掃查系統(tǒng)、遠(yuǎn)程閱片、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)、檢查報告推送及打印系統(tǒng)。從數(shù)據(jù)的獲取、數(shù)據(jù)的處理、確定型決策、結(jié)果的輸出實現(xiàn)較完備的標(biāo)準(zhǔn)。

（5）大規(guī)模檢查治療場景下易產(chǎn)生人機(jī)物信息孤島

本產(chǎn)品通過建立基于云的全周期健康管理平臺，將地點、時間、操作信息、結(jié)果以及機(jī)器人本身的狀態(tài)信息、位置信息等都一并管理，統(tǒng)籌規(guī)劃政務(wù)數(shù)據(jù)資源和社會數(shù)據(jù)資源，完善基礎(chǔ)信息資源和重要領(lǐng)域信息資源建設(shè)，形成萬物互聯(lián)、人機(jī)交互、天地一體的健康數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)空間，更好地融合人機(jī)物，消除人機(jī)物信息孤島危機(jī)。

4　效益分析

智能醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人技術(shù)與市場的有效融合，特別是規(guī)模化的生產(chǎn)后，對產(chǎn)業(yè)鏈用戶產(chǎn)生顛覆性影響。群體性乳腺癌篩查系統(tǒng)全面突破基層超聲醫(yī)生匱乏的困境，為基層診療、分級診療、兩癌篩查等全面賦能。實現(xiàn)極大范圍的乳腺癌早篩早診早治，降低國家乳腺癌防控成本，同時為6～7億婦女的乳房健康保駕護(hù)航。整套系統(tǒng)具有較強(qiáng)的戰(zhàn)略與經(jīng)濟(jì)價值，具有廣闊的應(yīng)用前景與巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。

根據(jù)測算，每臺AIBUS一年可篩查約15,000名適齡婦女，按照全國有2億左右適齡女性需要每年定期乳腺癌篩查計算，大約需要10,000名乳腺超聲篩查專職醫(yī)生，10,000臺便攜式超聲設(shè)備。智能群體性乳腺癌篩查解決方案篩查成本遠(yuǎn)低于便攜式超聲，并且無需專職的超聲醫(yī)生現(xiàn)場操作，將節(jié)省數(shù)10億的設(shè)備購置費(fèi)和每年至少10億的人力成本。

5　案例意義

AIBUS作為全球首款智能乳腺超聲機(jī)器人，不僅顛覆傳統(tǒng)乳腺篩查，實現(xiàn)了乳腺掃查的自動化與智能化，更完全解放超聲醫(yī)生，讓全自動全乳超聲掃查成為現(xiàn)實，大大緩解了當(dāng)前各級醫(yī)療機(jī)構(gòu)超聲醫(yī)生匱乏的窘境，助力各醫(yī)院減少專業(yè)超聲醫(yī)生資源成本投入。使大范圍乳腺癌篩查成為可能，讓乳腺癌在適齡人群中得以早發(fā)現(xiàn)、早治療，降低乳腺癌的死亡率。群體性乳腺癌篩查方案顛覆了傳統(tǒng)的篩查模式，能夠完成傳統(tǒng)模式不可能完成的目標(biāo)，小到乳腺癌篩查，大到整個智慧健康行業(yè)，都具有巨大的示范作用，為傳統(tǒng)群體性篩查任務(wù)解決提供了全新的可行的解決思路。

乳腺超聲影像人工智能的技術(shù)突破意義及作用體現(xiàn)在乳腺影像數(shù)據(jù)、人工智能算法及應(yīng)用兩方面。醫(yī)學(xué)影像人工智能應(yīng)用面臨的巨大瓶頸就是大量高質(zhì)量標(biāo)注數(shù)據(jù)的獲取困難，而且訓(xùn)練所用的標(biāo)注數(shù)據(jù)本身對于AI準(zhǔn)確度的影響可能要大于算法。通過技術(shù)上構(gòu)建完整的“機(jī)器人+大數(shù)據(jù)+人工智能”生態(tài)方案，從數(shù)據(jù)采集自動化標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)傳輸/存儲/管理云端化、AI困難自挖掘自學(xué)習(xí)等環(huán)節(jié)突破，為AI提供源源不斷地高質(zhì)量數(shù)據(jù)支撐和深度融合專業(yè)醫(yī)學(xué)先驗知識的模型優(yōu)化。同樣，標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)器人掃查數(shù)據(jù)采集也保證了AI實際部署使用時的數(shù)據(jù)分布穩(wěn)定性。因此，基于“機(jī)器人+大數(shù)據(jù)+人工智能”的生態(tài)，以體系的角度解決超聲影像人工智能的研發(fā)和應(yīng)用問題，有效保證了AI的落地應(yīng)用，累積產(chǎn)生的大量高質(zhì)量超聲影像數(shù)據(jù)對醫(yī)療影像人工智能研究和行業(yè)進(jìn)步也具有重要意義。

摘自《自動化博覽》2021年11月刊