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　　在AI醫(yī)學(xué)影像的"賽道"中，AI+超聲這個(gè)細(xì)分領(lǐng)域一直都相對(duì)低調(diào)，其受到的關(guān)注遠(yuǎn)不如AI+CT影像。而2020年初，F(xiàn)DA批準(zhǔn)了來(lái)自capturehealth的首個(gè)AI輔助超聲診斷軟件，AI超聲賽道迎來(lái)重大突破，拿到商業(yè)化通行證，這也為AI超聲賽道帶來(lái)更多關(guān)注。

　　在國(guó)內(nèi)，AI超聲相比AI+CT領(lǐng)域而言并不擁擠，只有幾家創(chuàng)業(yè)企業(yè)涉足其中。但其實(shí)，每年我國(guó)超聲的檢查人次約在20億人次，這一數(shù)字遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CT檢查的2億人次。

　　從覆蓋人群來(lái)看，AI超聲在市場(chǎng)前景上有更大想象力。從產(chǎn)品形式上看，不同于AI+CT賽道，產(chǎn)品出現(xiàn)同質(zhì)化，AI超聲可以賦能于大型超聲設(shè)備和掌上超聲設(shè)備，擁有多樣的產(chǎn)品形式。

　　AI超聲雖然作為AI+醫(yī)學(xué)影像一大細(xì)分領(lǐng)域，但是AI+超聲有其諸多特點(diǎn)。不同于其他AI醫(yī)學(xué)影像主要是影像分析功能。AI應(yīng)用于超聲需要兩步走，解決兩個(gè)問(wèn)題：一是輔助獲取正確的影像；二才是輔助正確分析超聲影像。

　　很顯然，擺在AI超聲面前的路并不好走。如何讓超聲乘著AI的羽翼進(jìn)入更多醫(yī)療場(chǎng)景，而不是僅限于超聲科？而AI應(yīng)用于超聲又會(huì)遇到哪些技術(shù)壁壘呢？

　　AI降低超聲診斷壁壘，超聲為AI帶來(lái)更廣泛應(yīng)用空間

　　超聲應(yīng)該是執(zhí)業(yè)醫(yī)生能夠獲得的最快、最安全和較便宜的醫(yī)學(xué)診斷工具之一，世界上有5000萬(wàn)醫(yī)生，但其中只有2%的醫(yī)生掌握了使用超聲掃描的技能。

　　超聲應(yīng)該是一種普惠的診斷工具，但是在現(xiàn)實(shí)中，超聲的應(yīng)用并不是隨手可得。

　　根據(jù)中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì),截至2018年,我國(guó)超聲保有量約為19萬(wàn)臺(tái)。雖然比起DR市場(chǎng)保有量約為5.5萬(wàn)臺(tái);CT保有量約為2.2萬(wàn)臺(tái);內(nèi)鏡保有量約為2萬(wàn)臺(tái);MRI市場(chǎng)保有量為9255臺(tái)。對(duì)比來(lái)看，我國(guó)超聲保有量并不低，但是各級(jí)醫(yī)院擁有的超聲數(shù)量并不平衡。截至2018年4月底，2427家三級(jí)醫(yī)院擁有24270臺(tái)彩超，平均擁有超聲數(shù)達(dá)10臺(tái)；而二級(jí)、一級(jí)醫(yī)院平均擁有超聲數(shù)分別為5臺(tái)、1臺(tái)，差距較為明顯。

　　超聲本身具有無(wú)輻射、可重復(fù)診斷等特點(diǎn)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，超聲正在變得越來(lái)越便宜和小巧。但只有超聲使用門(mén)檻的降低，才能讓超聲成為真正普惠、便攜的診斷工具。

　　因?yàn)槌曖t(yī)生和放射科醫(yī)生不同，放射科醫(yī)生只需要通過(guò)靜態(tài)的圖像進(jìn)行診斷，但超聲醫(yī)生需要采集不同切面的動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷。超聲影像的獲取和診斷都非常依賴(lài)醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)。

　　AI搭載于超聲診斷之上，可以輔助解決兩個(gè)問(wèn)題，一是如何更好地獲取影像；二是如何更好地分析影像。

　　在短時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)采集圖像和分析圖像，AI要走三步。以首個(gè)通過(guò)FDA審批的AI輔助下的醫(yī)學(xué)成像采集系統(tǒng)captionAI為例，captionAI首先是利用AI指導(dǎo)醫(yī)生獲取圖像，通過(guò)AI的實(shí)時(shí)引導(dǎo)，非專(zhuān)業(yè)醫(yī)生也能采集超聲影像。

　　第二步是利用算法找出最佳的圖像。超聲圖像的高變異性對(duì)于AI影像診斷來(lái)說(shuō)是個(gè)難題，captionAI的算法可以從視頻中選擇最佳的影像并且量化圖像，提高在AI超聲圖像采集和診斷上的可信度。

　　第三步是進(jìn)行圖像分析。以往來(lái)說(shuō)，解讀和分析超聲影像也需要多年培養(yǎng)的超聲醫(yī)生才可以做到，而captionhealth通過(guò)深度學(xué)習(xí)算法可以自動(dòng)進(jìn)行射血分?jǐn)?shù)測(cè)量，用于臨床醫(yī)生評(píng)估患者病情。

　　雖然目前FDA批準(zhǔn)了captionhealth產(chǎn)品上市，但是僅限于成人心臟疾病檢查。在FDA深查CaptionGuidance的過(guò)程中，F(xiàn)DA評(píng)估了兩項(xiàng)獨(dú)立研究的數(shù)據(jù)。

　　第一項(xiàng)研究是讓50位訓(xùn)練有素的超聲醫(yī)生對(duì)患者進(jìn)行診斷掃描，一組不使用輔助診斷軟件，一組使用軟件，結(jié)果證明有經(jīng)驗(yàn)的超聲醫(yī)生都可以獲得質(zhì)量較高的圖像。

　　另一項(xiàng)研究包括培訓(xùn)八名不是超聲檢查專(zhuān)家的注冊(cè)護(hù)士使用CaptionGuidance軟件，并要求他們找出超聲心動(dòng)圖圖像，然后由五位心臟病專(zhuān)家評(píng)估所采集圖像的質(zhì)量。結(jié)果表明，CaptionGuidance軟件能夠使注冊(cè)護(hù)士也能獲得具有診斷意義的超聲心動(dòng)圖圖像和視頻。

　　對(duì)于超聲來(lái)說(shuō)，AI讓超聲的使用變得更加簡(jiǎn)單，可及性更高。對(duì)于AI來(lái)說(shuō)，超聲則是一個(gè)施展AI能力的好場(chǎng)景。

　　據(jù)了解，因?yàn)锳I產(chǎn)品的特殊性，具有規(guī)模效益的領(lǐng)域更容易產(chǎn)生AI的價(jià)值洼地。超聲比起CT和核磁來(lái)說(shuō)，每年的應(yīng)用人次更多，同時(shí)也有一定的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。因此，AI輔助診斷在超聲領(lǐng)域?qū)⒂休^大的商業(yè)化前景。

　　大型超聲和掌上超聲，AI+超聲兩種路徑

　　AI與超聲的結(jié)合正在成為AI影像賽道中的后起之秀。除了幫助更好的診斷外，AI在超聲影像中還可以完成自動(dòng)化圖像質(zhì)量評(píng)估、圖像標(biāo)準(zhǔn)化處理、圖像勾畫(huà)、自動(dòng)測(cè)量、輔助診斷等功能。

　　但在我國(guó)，大型醫(yī)院和基層醫(yī)院兩個(gè)完全不同的醫(yī)療場(chǎng)景，決定了AI應(yīng)用于超聲無(wú)法通過(guò)一個(gè)通用方案解決問(wèn)題，而是走出了兩條完全不同的路線(xiàn)。

　　一條路線(xiàn)是在傳統(tǒng)超聲科，AI讓大型超聲設(shè)備更加智能。AI使得超聲設(shè)備不再僅僅是一臺(tái)成像產(chǎn)品，而是成為集數(shù)據(jù)采集、管理、分析于一體、融入深度學(xué)習(xí)的智能終端。

　　以GEHealth為例，作為超聲領(lǐng)域的行業(yè)巨頭，GEhealth與西門(mén)子共同占據(jù)了國(guó)內(nèi)超過(guò)50%的超聲市場(chǎng)。

　　2019年，GE在中國(guó)上市了搭載了cSound+?圖像生成器的LOGIQ?E20，可實(shí)現(xiàn)48倍極速緩存及10倍算力突破，為大數(shù)據(jù)捕獲與分析、全息域成像提供了技術(shù)保障。在AI輔助智能識(shí)別上，數(shù)字引擎可通過(guò)對(duì)圖像的感知，實(shí)現(xiàn)組織臟器結(jié)構(gòu)甄別、智能病灶分割、智能測(cè)量，幫助醫(yī)生擺脫繁多冗雜的圖像優(yōu)化和測(cè)量工作，集中精力專(zhuān)注于臨床診療。從應(yīng)用的病種來(lái)看，GE的AI輔助智能識(shí)別上，覆蓋了全身成像，主要應(yīng)用于在介入、甲狀腺乳腺、肌骨、兒科、心臟等臨床領(lǐng)域支持臨床醫(yī)師的精準(zhǔn)診斷。

　　而在其他科室，AI超聲不止于診斷，AI還可以輔助實(shí)時(shí)的引導(dǎo)、手術(shù)評(píng)估。超聲在麻醉科、急診科、ICU等多個(gè)科室主要是幫助醫(yī)師做出更加準(zhǔn)確的評(píng)估，提高對(duì)威脅患者生命安全危急癥的診治效率，更有效地進(jìn)行基本生命功能監(jiān)測(cè)、調(diào)控及重要器官的保護(hù)與支持。

　　以麻醉科為例，POC超聲在麻醉科的應(yīng)用，主要集中在超聲引導(dǎo)下的血管穿刺、神經(jīng)阻滯和術(shù)中經(jīng)食管心臟超聲（TEE）等方面，旨在提高麻醉操作的安全性和器官功能評(píng)估的準(zhǔn)確性。這不同于用于疾病診斷的超聲檢查。而AI在其中的作用則是可以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)傷鑒定、圖像配準(zhǔn)/融合、系統(tǒng)質(zhì)量保證、掃查輔助、多普勒噪聲抑制等效果。

　　當(dāng)然，對(duì)于大型設(shè)備來(lái)說(shuō)，AI的作用目前還是錦上添花，但是可以預(yù)見(jiàn)，在未來(lái)AI的作用將越來(lái)越重要。

　　從硬件上看，例如GE、西門(mén)子等廠(chǎng)商，硬件的迭代速度沒(méi)有軟件快。軟件和算法上的突破將有可能成為未來(lái)主流。對(duì)于超聲另一大主要廠(chǎng)商飛利浦來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在60%的全球研發(fā)人員側(cè)重在軟件和AI上面，但也并不意味著它要變成一個(gè)軟件公司。飛利浦的醫(yī)療器械設(shè)備本身是高度數(shù)字化的，也會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。如何互聯(lián)和整合數(shù)據(jù)是關(guān)鍵。

　　而另一條路線(xiàn)則是在基層醫(yī)療場(chǎng)景之中。在大型醫(yī)院之外，國(guó)內(nèi)醫(yī)療體系中，國(guó)內(nèi)有近90萬(wàn)家基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)，醫(yī)、藥、檢三個(gè)環(huán)節(jié)中，破解醫(yī)療結(jié)構(gòu)性矛盾必不可少的加大投入的環(huán)節(jié)就是在"檢"這個(gè)環(huán)節(jié)。而借助于掌上超聲設(shè)備的便攜性，超聲設(shè)備賦能基層是一條可行路線(xiàn)。

　　布局基層市場(chǎng)的企業(yè)主要是創(chuàng)業(yè)公司，作為超聲市場(chǎng)中的新變量，它們主要是將AI超聲應(yīng)用于掌上超聲設(shè)備。借助AI軟件賦能，讓更多基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)能夠使用超聲診斷設(shè)備，實(shí)現(xiàn)從0到1的突破。它們面對(duì)的受眾更多是對(duì)于超聲知之甚少的醫(yī)生。

　　以往，超聲診斷需要依靠專(zhuān)業(yè)的醫(yī)生通過(guò)眼睛來(lái)識(shí)別圖像中的解剖結(jié)構(gòu)，而AI通過(guò)智能識(shí)別讓超聲的使用不局限于經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練的醫(yī)生。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)找到最佳的圖像和并實(shí)現(xiàn)輔助診斷。

　　對(duì)于AI+掌上超聲來(lái)說(shuō)，不同的應(yīng)用場(chǎng)景，帶來(lái)了不同的應(yīng)用挑戰(zhàn)。

　　對(duì)于臨床科室應(yīng)用來(lái)說(shuō)，很多臨床科室醫(yī)生以往沒(méi)有使用過(guò)超聲設(shè)備，并且各個(gè)臨床科室需求較為分散，人工智能應(yīng)用的過(guò)程需要經(jīng)歷一定的市場(chǎng)教育過(guò)程。

　　但是在介入科、心內(nèi)科這樣的科室，有的臨床醫(yī)生也有一定的超聲診療經(jīng)驗(yàn)，掌上超聲在這些科室落地并不難。

　　而對(duì)于基層來(lái)說(shuō)，市場(chǎng)教育更是難上加難。

　　根據(jù)不完全整理，目前已統(tǒng)計(jì)到國(guó)內(nèi)外有16家AI超聲相關(guān)企業(yè)。從病種的覆蓋上來(lái)看，超聲診斷廣泛應(yīng)用于臨床科室，而AI超聲診斷覆蓋的病種主要包括乳腺癌診斷、產(chǎn)前篩查、甲狀腺疾病、心臟疾病等眾多病種。

　　從主要的應(yīng)用場(chǎng)景可以看出，雖然AI超聲領(lǐng)域有強(qiáng)大的巨頭布局，也有創(chuàng)業(yè)公司，但是應(yīng)用場(chǎng)景的不同，他們沒(méi)有構(gòu)成直接競(jìng)爭(zhēng)。

　　技術(shù)壁壘讓AI超聲晚熟于AI+CT

　　對(duì)比AI+CT影像來(lái)看，AI超聲這個(gè)賽道并不擁擠。為什么AI+超聲是AI影像中晚熟的一個(gè)賽道。一大原因就是在技術(shù)方面，AI+超聲的挑戰(zhàn)性更大。

　　AI應(yīng)用于超聲的主要技術(shù)挑戰(zhàn)可以分為三大部分。

　　首先是要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)診斷，和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，超聲檢測(cè)的難點(diǎn)在于圖像采集與閱片需要同時(shí)完成。這主要是因?yàn)镃T、核磁、X光等影像的采集是由技師完成，而閱片由放射科醫(yī)生完成，因此不需要實(shí)時(shí)同步影像，但超聲檢測(cè)的難點(diǎn)在于圖像采集與閱片需要同時(shí)完成。這也就為輔助診斷提出了更大的挑戰(zhàn)，包括算法和算力上。

　　其次是在數(shù)據(jù)上，相對(duì)來(lái)說(shuō)，由于超聲影像數(shù)據(jù)的瀏覽處理存儲(chǔ)習(xí)慣，超聲影像比起CT這樣的數(shù)據(jù)更難獲取。

　　除了數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)模大小受到限制外，超聲影像的標(biāo)準(zhǔn)化程度也較低，超聲影像的清晰度是依賴(lài)于超聲醫(yī)生的操作手法和不同設(shè)備型號(hào)。所以需要由較強(qiáng)的專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和分析。

　　第三點(diǎn)是算法框架的限制。能否擁有自己的算法框架非常重要。因?yàn)槟壳暗乃惴蚣?，絕大部分公司都是用的開(kāi)源算法，尤其是在超聲領(lǐng)域，能夠擁有自己的算法的企業(yè)非常少。超聲AI與其他放射AI不同，它對(duì)于自主研發(fā)的算法框架非常依賴(lài)，這與它分析產(chǎn)品的準(zhǔn)確度和實(shí)時(shí)性強(qiáng)相關(guān)。

　　如果算法過(guò)于冗長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致處理速度慢，而超聲具有實(shí)時(shí)性的要求，一秒鐘就有幾十幀圖像，有的心臟影像每秒上百幀，沒(méi)有強(qiáng)大的算法無(wú)法處理這么多的數(shù)據(jù)。

　　除了以上三點(diǎn)外，如果AI想要實(shí)現(xiàn)搭載于掌上超聲上，還需要解決算力限制的問(wèn)題。掌上超聲硬件設(shè)備的限制，圖像清晰度的限制，對(duì)于搭載AI軟件提出了更大的挑戰(zhàn)。掌上超聲設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的超聲設(shè)備，這將十分考驗(yàn)AI的算力。

　　企業(yè)不僅要拿出一個(gè)非常精確的模型來(lái)分析超聲波視頻，而且在此基礎(chǔ)上，還必須確保該模型能有效地在Android平板電腦或手機(jī)平臺(tái)的有限資源下工作。

　　審批將是一道坎，F(xiàn)DA帶來(lái)新突破

　　在超聲AI的賽道中，不可避免的一大阻礙是政策審批問(wèn)題，captionhealth獲得了FDA審批，可以說(shuō)是為大部分持續(xù)投入AI超聲研發(fā)的企業(yè)撥開(kāi)云霧。

　　FDA設(shè)備與醫(yī)療中心體外診斷與放射健康辦公室副主任RobertOchs博士在批準(zhǔn)CaptionHealth的AI輔助軟件用于成人心臟超聲檢查時(shí)，曾表示，此次允許AI超聲輔助診斷軟件上市的意義不僅在于超聲檢查專(zhuān)家可以使用這一工具，超聲AI未來(lái)更大的場(chǎng)景是讓普通的醫(yī)療人員（例如家庭診所的護(hù)士）也可以使用超聲，幫助我們更早更準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)疾病。

　　在超聲的進(jìn)化過(guò)程中，軟硬件能力對(duì)于掌上超聲都很重要，目前，超聲的AI系統(tǒng)現(xiàn)階段更具壁壘。就好比目前國(guó)內(nèi)能做手機(jī)硬件的廠(chǎng)商很多，但是能做手機(jī)操作系統(tǒng)的廠(chǎng)家并不多。在硬件比較同質(zhì)化的市場(chǎng)中，能否研發(fā)出好的AI軟件，一定程度上決定了掌上超聲產(chǎn)品硬件的應(yīng)用空間。

　　同時(shí)，對(duì)于基層這樣的場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，比起大型設(shè)備，超聲儀器價(jià)格更低，因此，超聲AI相比依托于CT等大型設(shè)備的AI可能更適合推廣。但目前對(duì)于基層醫(yī)療這樣的全科醫(yī)生來(lái)說(shuō)，如何將流程真正實(shí)現(xiàn)智能化和傻瓜化，還是一大挑戰(zhàn)。隨著AI軟件賦能，超聲離成為可視化的聽(tīng)診器的步伐越來(lái)越近。（作者單位：動(dòng)脈網(wǎng)）

(責(zé)任編輯：滿(mǎn)雪)