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1　背景

近年來，隨著5G、人工智能產業的高速發展，AI已經滲透到各個行業。當前，隨著人工智能領域，語音交互、計算機視覺和認知計算等技術的逐漸成熟，人工智能的應用場景越發豐富，人工智能技術也逐漸成為影響醫療行業發展、提升醫療服務水平的重要因素，人工智能技術與醫療健康領域的融合不斷加深。目前，我國醫療人工智能行業發展已經比較成熟，據有關資料顯示，我國醫療人工智能行業的市場規模在2020年已達到265億元，同比增加了46.41%，同時有關機構預測，2027年其市場規模將達到1400億元，市場發展潛力巨大。

世界衛生組織國際癌癥研究機構（IARC）發布了2020年全球最新癌癥負擔數據，全球乳腺癌新發病例高達226萬例，超過了肺癌的220萬例，成為全球第一大癌。乳腺癌的二級預防被公認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病年齡年輕化、乳腺體積相對較小以及乳腺結構相對致密和鉬靶X線設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，不受乳腺結構因素影響，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，并應用于全國30個省（區、市）53個縣（區）開展的婦女乳腺癌篩查工作中。但由于基層超聲醫生技術水平整體不高及超聲醫生資源緊缺，目前實際進行群體性篩查的婦女人群的數量極其有限。

為解決基層超聲醫生技術水平整體不高以及醫生資源緊缺的瓶頸問題，深圳瀚維智能醫療科技有限公司（以下簡稱：瀚維）項目團隊前期分別進行了相關乳腺超聲機器人技術和乳腺超聲人工智能技術的研發與臨床應用初步研究，并在前期工作基礎上，研發高效、精準全自動化的雙乳掃查超聲機器人，借助大數據人工智能分析，實現乳腺超聲機器人規范掃查與人工智能診斷一體化。瀚維產品AIBUS智能乳腺超聲掃查機器人的成功應用，對實現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、早期治療創造有利條件。

2　實施與應用

瀚維AIBUS智能篩查乳腺超聲診斷系統融合人工智能、超聲、計算機視覺、機器人與5G等技術，突破全局與局部感知、運動規劃、控制與決策和超聲醫學影像人工智能一系列關鍵技術，實現乳腺超聲自動化、標準化、智能化掃查，并通過人工智能進行輔助判斷。創新性地實現了全乳乳腺超聲影像云端保存，建立個人乳腺健康檔案，實現乳腺全數據可追溯，現場去醫生化，突破了群體性篩查瓶頸。構建了從篩查、轉診、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器人

瀚維AIBUS智能篩查乳腺超聲診斷系統與四川大學華西醫院、中國人民解放軍總醫院、中山大學孫逸仙紀念醫院、鄭州大學附屬第一醫院、湘雅醫院等國內頂尖醫院進行臨床科研合作，得到國家婦幼、國家衛健委、國家婦兒中心等國家衛生部門的高度關注。在南方科技大學、鄭州大學附屬第一醫院、安徽醫科大學第一附屬醫院、南京醫科大第一附屬醫院、深圳市南山區人民醫院、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余個機構進行大規模篩查使用。截至目前，累積篩查案例已經達200,000例，系統化解決了醫生嚴重短缺等系統性問題。

3　應用創新性、難點問題及解決思路

3.1　應用創新性

（1）智掃查：對比傳統超聲設備，AIBUS一鍵啟動，掃查過程全自動，自動獲取標準化乳腺超聲影像，實現掃查現場去醫生化；

（2）智分析：人工智能技術利用超聲影像所包含的空間結構信息和掃查時間序列所包含的動態結構信息，實現對復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、大數據技術對AIBUS輸出的標準化超聲影像進行分析判讀，實現初篩分類，輔助醫生遠程診斷；

（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，全數據可追溯，實現健康數據的集中存儲管理，促進信息共享流通；

（5）智聯動：建立結構化數據平臺，政府、醫院、保險、研究機構可運用人工智能的方法進行有效分析，如疾病預測、患病區域性分析、康復周期分析等等，得出不同層次、不同方向的研究分析結果，實現聯動。

3.2　難點問題及解決思路

（1）現有機器人無法滿足大規模醫療服務場景應用

瀚維利用產學研合作、制定規范化的統一標準；降低機器人核心零部件和整機的生產及生產成本，使醫療服務機器人可以“平民化”大規模地覆蓋，進而改善人們的生活品質，提高服務品質和效率；進行集成化、輕量化、小型化與模塊化研究，使機器人占用空間少，搬運拆卸方便。滿足大規模醫療服務場景應用。

（2）現有機器人無法滿足高人機共融性的體表貼合作業

AIBUS智能乳腺超聲掃查機器人從人體三維結構動態精細化感知、視觸覺感知及反饋控制、柔性軟體驅動器及形變感知等關鍵技術協同改進優化，采用多視角下全局環境感知和末端局部感知相融合的動態精細化感知策略，提高人機共融性。

（3）現有AI影像數據對數據入口依賴性高

本產品搭建一套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，覆蓋到各個基層醫院。機器人現場自動掃查的乳腺數據上傳到云端，各大醫院的醫生同時遠程閱片，針對閱片結果差異較大的會進行視頻討論分析，保證最終的病例分析是無誤的，在閱片結束后會形成標準化的電子健康檔案。實現自采集，自成長，不依賴于醫院，獲取的數據范圍廣、渠道更加穩定。

（4）超聲影像AI非標準化帶來數據一致性問題

本產品通過融合超聲、人工智能、計算機視覺及機器人四大領域技術，包含掛號、病史信息采集系統、全自動機器人乳腺掃查系統、遠程閱片、大數據系統、檢查報告推送及打印系統。從數據的獲取、數據的處理、確定型決策、結果的輸出實現較完備的標準。

（5）大規模檢查治療場景下易產生人機物信息孤島

本產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、結果以及機器人本身的狀態信息、位置信息等都一并管理，統籌規劃政務數據資源和社會數據資源，完善基礎信息資源和重要領域信息資源建設，形成萬物互聯、人機交互、天地一體的健康數據網絡空間，更好地融合人機物，消除人機物信息孤島危機。

4　效益分析

智能醫療服務機器人技術與市場的有效融合，特別是規模化的生產后，對產業鏈用戶產生顛覆性影響。群體性乳腺癌篩查系統全面突破基層超聲醫生匱乏的困境，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航。整套系統具有較強的戰略與經濟價值，具有廣闊的應用前景與巨大的社會經濟效益。

根據測算，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生，10,000臺便攜式超聲設備。智能群體性乳腺癌篩查解決方案篩查成本遠低于便攜式超聲，并且無需專職的超聲醫生現場操作，將節省數10億的設備購置費和每年至少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器人，不僅顛覆傳統乳腺篩查，實現了乳腺掃查的自動化與智能化，更完全解放超聲醫生，讓全自動全乳超聲掃查成為現實，大大緩解了當前各級醫療機構超聲醫生匱乏的窘境，助力各醫院減少專業超聲醫生資源成本投入。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現、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的篩查模式，能夠完成傳統模式不可能完成的目標，小到乳腺癌篩查，大到整個智慧健康行業，都具有巨大的示范作用，為傳統群體性篩查任務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突破意義及作用體現在乳腺影像數據、人工智能算法及應用兩方面。醫學影像人工智能應用面臨的巨大瓶頸就是大量高質量標注數據的獲取困難，而且訓練所用的標注數據本身對于AI準確度的影響可能要大于算法。通過技術上構建完整的“機器人+大數據+人工智能”生態方案，從數據采集自動化標準化、數據傳輸/存儲/管理云端化、AI困難自挖掘自學習等環節突破，為AI提供源源不斷地高質量數據支撐和深度融合專業醫學先驗知識的模型優化。同樣，標準化的機器人掃查數據采集也保證了AI實際部署使用時的數據分布穩定性。因此，基于“機器人+大數據+人工智能”的生態，以體系的角度解決超聲影像人工智能的研發和應用問題，有效保證了AI的落地應用，累積產生的大量高質量超聲影像數據對醫療影像人工智能研究和行業進步也具有重要意義。

摘自《自動化博覽》2021年11月刊