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医学进入“读图时代”，AI如何助力快速成像？丨快公司

来源：晰数塔互联网快讯时间：2021年09月27日 14:54

图源自视觉中国

AI医学影像的上游——快速成像，在提升医学诊断效率方面的作用不可小觑。

“用人工智能优化影像采集，最核心的问题是要解决效率瓶颈、减少放射性，让成像质量更高。”Subtle Medical（深透医疗）创始人兼CEO宫恩浩告诉钛媒体App，AI医学成像有更明确的临床应用场景，市场有迫切刚需，这也是其斯坦福读博期间的研究课题之一。

自上个世纪八十年代，核磁共振检查磁共振成像（MRI）开始应用，到现在，MRI已经成为继CT检查后的另一种常见医学影像诊断方式。

MRI检查的应用范围基本覆盖了医疗影像可检查的所有病种，包括器官病变、肿瘤检查等，但MRI检查有明显的使用弊端——成像速度慢。

运用人工智能手段来提升医学影像采集的效率，深透医疗推出了SubtlePET、SubtleMR和SubtleGAD三款AI医学影像软件产品。

2018年底推出的SubtlePET适用于PET核医学分子影像检查场景，能够明显缩短成像时间并减少放射性示踪剂使用量，2019年底推出的SubtleMR适用于MRI检查场景，能大大减少检测时间，两款产品均已迭代至2.0版本，而今年4月推出的SubtleGAD目前则适用于MRI检查场景，在提升造影剂质量方面作用显著。

“相比于设备商，我们在影像上游AI方向钻研更深入，突破和市场化更快速我们就是将这项技术的应用时间往前拨了5-10年，让现在的医院就能使用未来的技术。”宫恩浩说道。

Grand View Research预测，到2028年，全球人工智能医疗领域市场将增至1202亿美元，复合年均增长率高达41.8%，在这一波迅速增长中，AI技术相关的软件服务是最大的驱动力之一。而影像上游系统产业市场超过2000亿美元，相比于下游诊断方向的应用，AI能在影像上游产生巨大的市场变革。

突破医学影像效率瓶颈

医学影像是一个庞大的市场，它在临床应用已经相当普及，是医生进行疾病诊断的重要辅助工具，但长期处于效率低下的困境。

2016年以来，人工智能技术开始在医学影像这一场景落地，随着赛道的逐渐走热，一批创业公司携同资本扎堆涌入，“代替医生”的口号此起彼伏。行业热浪向影像成像的下游读图环节发力，以肺结节检验为首的产品迭出。亿欧智库数据显示，2017年、2018年，AI医学影像行业分别发生融资29起、31起，行业热度触及峰顶。

宫恩浩博士及其来自斯坦福大学、清华大学的团队却另辟蹊径，在优化上游的影像采集赛道加码，这一领域一直以来都是“热需求，冷市场”。

2017年，Subtle Medical（深透医疗）在美国成立，其专研的AI影像采集赛道至今创业公司数量相对稀缺。宫恩浩认为，一方面是较高的技术门槛把一部分人挡在了门外，另一方面是很多创业者并没有真正进入临床，也就不具备Domain knowledge（领域知识），更不清楚这一真实存在的效率瓶颈。

他告诉钛媒体App，“影像的整个工作流，效率的瓶颈在于设备端，病人需要排队照影像，诊断效率受限于现有的设备。”

医学影像的成像原理并非常规意义上的照相，而是基于物理学原理，通过得到相当多的高质量信号，再通过数学模型的求解算法，从而形成影像，这个过程耗时久，且部分影像检查还常常伴有放射性，甚至需要打造影剂，以便于医生能更清晰地观察到病灶影像。

以MRI检查为例，设备提供了一个巨大的磁场，通过检查氢原子磁性核在磁共振中产生的信号，从而得到影像学图像，这需要一定的时间。

常规来看，一台CT一天能检查100多个患者，一台3T（特斯拉）磁场强度的核磁共振仪器每天最多能为20余位患者做扫描检查，单人单次扫描需要耗时半小时左右，而且还要纹丝不动，患者的轻微移动便会产生运动伪影，需要再重新检查。为了做MRI检查，病人排长队已经是医院中最稀松平常的场面，当然，这项高时间成本检查的价格也较为昂贵。

同时，基于核磁共振本身的特点，其检查室通常密闭且狭小，检查过程中伴随着噪音，对于大多数老人、小孩以及幽闭恐惧症人群来说，并不建议使用。如果可以减少扫描的时间，不但可以造福这一部分人群，也可以给医院增加可观的收益。

就核磁共振检查这一成熟的影像诊断方式而言，缩短成像时间就意味着整体检查效率的提升、成本的下降和适用群体的扩大。

“从临床医学角度来说，几十年以来大家一直想从设备端让影像检查更便捷、更高效，但这存在技术瓶颈。我们希望用人工智能深度学习的新技术，代替传统的基于数学模型的求解算法，来解决这个问题。”宫恩浩确信，将AI带到医学影像的采集上游，不仅有清晰的临床应用场景，还能直击行业痛点。

聚焦研发，迭代技术

目前，深透医疗推出了三大产品，三款产品在快速成像和降低造影剂量、提高成像质量方面各有突破。

2018年底，深透医疗推出第一款AI医学影像软件产品——核医学AI产品SubtlePET——并获得美国FDA和欧洲CE等全球多地监管认证。PET核医学分子影像检查是临床医生对恶性肿瘤等全身疾病诊断的重要依据，常用于癌症、心脏、大脑等疾病检测，“困在时间”里的阿尔兹海默症患者的诊断，就要通过PET检查。目前，PET检查也已经成为一种防癌体检的项目，应用场景从医院延伸到了部分体检机构。
左为常规PET检测影像，右为SubtlePET使PET检测速度提升四倍，同时保证成像质量

左为常规PET检测影像，右为SubtlePET使PET检测速度提升四倍，同时保证成像质量

与MRI检查有相似之处，PET检查同样耗时长，且患者在狭小的检查舱内必须保持静止不动，且耗资不菲，单次检查在8000~15000元之间。在检查前，患者还需要提前注射放射性18F标记的葡萄糖（FDG）示踪剂。

将SubtlePET嵌入到已有的临床成像工作流，可以最快提升4倍成像速度，同时降低最多75%的辐射剂量。

2019年底，深透医疗推出了第二款产品SubtleMR，次年初获得了美国FDA和欧洲CE的认证。将这一产品嵌入MRI检查设备，就能在不改变医生工作流的情况下，降低MRI检查时间、噪音以及伪影，并能通过AI技术进行图像质量的增强，降低噪声并提升成像的分辨率。
左为常规MRI扫描，右图中SubtleMR使得MRI扫描时间缩短，同时通过AI技术对图像质量进行增强

左为常规MRI扫描，右图中SubtleMR使得MRI扫描时间缩短，同时通过AI技术对图像质量进行增强

这是宫恩浩口中更有代表性的一款产品，“这款产品我们从2017年开始研发，在几款产品中最早，但花了更长的时间，主要是因为磁共振的成像及使用场景相对更加复杂。”

宫恩浩表示，不同于医学影像下游的AI企业，是从肺结节、眼底等单一病种检查入手，深透医疗从一开始的技术认证就要适用于多种疾病检查，所以需要更多的测试数据和临床验证。基于测试数据集的大小，初代SubtleMR产品选择了对头颈、四肢的MRI检查。

可喜的是，SubtleMR一经推出就不缺销路，据宫恩浩回忆，“等认证通过的时候，已经有一些医院在排队，要成为第一批的试用医院。这款产品在2020年就基本实现了部署，以及临床使用和付费。”

今年初，深透医疗推出了SubtleMR 2.0版本，将50%的应用场景扩展到了100%，也就是说将检查部位从头颈和四肢延伸到了人体各个部位，包括头部、脊椎、颈部、腹部、骨盆、前列腺区域、胸部及人体的其他骨骼等区域。今年3月，SubtleMR 2.0获得FDA审批通过。

也是在2021年，深透医疗的第一款产品SubtlePET也迭代至2.0。6月份，Subtle PET 2.0拿下了欧洲CE Mark认证。日前，Nature子刊发表SubtlePET有效性验证论文，该论文通过临床实验与严谨的学术论证，验证了SubtlePET在使用仅达到常规PET扫描中四分之一时间以及更低的剂量，就能保证高质量的影像效果。

宫恩浩认为，在权威医学期刊发布论文，一个重要的作用是不断去验证深透医疗的产品在临床中确实可以普遍应用，也利于产品的商业推广。

SubtlePET 2.0提高影像质量的同时，其新一代技术的覆盖范围涵盖了PSMA（前列腺）癌症放射试剂、阿尔兹海默病的Amyloid淀粉样蛋白核素等多款试剂与多种快速增长的行业前沿应用试剂。

在降低影像检查中使用造影剂剂量方面，今年4月，深透医疗推出了第三款产品SubtleGAD，并获得美国专利商标局（USPTO）授予的专利。
左为常规剂量，右图中SubtleGAD将造影剂剂量降低了90%而不影响影像质量

左为常规剂量，右图中SubtleGAD将造影剂剂量降低了90%而不影响影像质量

MRI检查本身没有辐射，但是很多时候会用到基于重金属钆的造影剂，钆元素通常可以在患者的体内（包括大脑）沉积数月乃至数年时间，这会增大肾原性系统性纤维化（NSF）的风险。

SubtleGAD通过专利性深度学习算法，使用10％的钆造影剂剂量，就可以达到往常全剂量MRI检测的同等图像质量。

大众更熟知且使用更频繁的CT检查、超声等医学影像检查中，也要使用造影剂，以改善解剖结构和潜在的病理可视化呈现。数据显示，全球每年用到的造影剂医学影像检查超过1亿次。

SubtleGAD也可以嵌入CT检查、超声等医学影像检查设备中，提升造影剂的显影质量，也可以在需要时降低造影剂剂量的使用，并改善图像质量，提高诊断准确率和病灶检出率。

守住旧设备市场，侧重产品延伸、市场扩张

医院、影像中心和体检机构，是深透医疗当前的主要付费客户。

在国外，Subtle Medical与欧洲最大的第三方检验机构Affidea以及南美最大的医疗检查机构DASA达成了商务协议，还与美国最大的影像中心联盟RadNet、美国最大的医疗采购联盟Capstone达成了商务协议。

在国内，深透医疗（北京深透科技有限公司）与中国最大的PET/CT和PET/MR高端影像检查集团全景医疗达成了商务协议，并与天坛医院、上海东方等头部三甲医院建立了合作。

“医院要想提高成像速度，传统的方式就是买一台新的设备，但大多数情况下医院可能没有几百万美元的预算去更新设备，或者没有场地来安置新设备，这个问题就会被搁置，很多设备一用就是十几年。”宫恩浩告诉钛媒体App。

核磁共振仪器无论是否处于工作状态，都会存在强大的磁场，核磁共振室就需要单独建设，且墙壁很厚。所以对于医院来说，购入一台新的设备以达到成像速度加快的目的，并不现实。

对深透医疗来说，瞄准的正是医院等影像场景的旧设备市场，市场存量大，轻量级更新需求明显。但这也并不是说深透医疗的市场化道路一马平川。

影像设备并非整齐划一，要做到设备兼容是深透医疗的软件产品从研发之初就要考量的问题。

“我们当前的产品优势是兼容，但这在一定程度上也牺牲了一些不兼容能实现的独特性能优势。”宫恩浩说道。

站在科研角度，通过深度学习和图像重建技术，完全可以做到成像速度更快，但为了兼容，就需要选用比较标准的数据格式，跳过必须通过设备商专有接口来跟设备实现交互的环节，以便产品更容易部署进医院。

从科研到创业，宫恩浩认为，对于成像速度的极致追求是科研必须去不断探索的方向，但就实际转化应用来说，个位倍数的造影剂量减少、检查时长缩短，已经会有显著的临床效果。“在临床角度，保证兼容、普适最为重要，要不然就算做到快100倍，也没有应用价值，这是应用性技术研究的特点。”

在兼容方面，深透医疗的产品已经不止步于旧设备市场。深透医疗与通用医疗、西门子、飞利浦、东软等主要的影像设备商都建立了合作关系，其产品也可以直接嵌入这些厂商的新出厂设备中，从而更进一步突破加速性能。

面对国内的影像采集市场，宫恩浩发现提速需求一致的前提下，尤其是排队情况严峻的三甲、二甲医院更希望拿到覆盖上下游的完整解决方案，“整体完善的解决方案，可能也是我们在国内会进一步探索的方向。”

宫恩浩将深透医疗的未来扩展计划分为两个维度，一是在地理纬度上的市场扩张，在已有的南美、加拿大、澳大利亚以及东南亚市场之外，继续进驻更多的国家和地区，二是产品维度上的升级，目前在已推出的三款产品之外，深透医疗还有在研的SubtleIR等影像上下游多个AI软件，继续深耕上游提速快速成像的同时，也在向AI在影像全流程应用及药物研发领域的应用拓展。

（本文首发于钛媒体App，作者丨杨亚茹，编辑丨孙骋）