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医疗器械+人工智能,新风口来了?

2020年05月11日 14:21 来源: 解放日报

中共中央网络安全和信息化委员会办公室 www.st-laurentinternational.com 新冠肺炎疫情让全球一度出现一罩难求、一机难求的局面。一罩指口罩,一机指呼吸机。医疗器械由此成为关注热点。

在医疗器械领域,我们的技术水平长期以来并不占优势,并且高度依赖进口。但如今,在人工智能应用上,经历了疫情的“大练兵”后,智能影像诊断、远程医疗等,让中国积累了更多自己独有的经验。

未来,医疗器械+人工智能,是否具有某种弯道超车的可能性?而上海在迈向科创中心的过程中,又能在这个潜力无限的创新领域抓住哪些机会?

多年差距艰难追赶

近几个月,吴东博士不断收到来自宁波、深圳等城市的邀约,希望她能带着新组建的医疗器械团队,入驻当地。但吴东暂时还在考虑中,上海的研发人才和技术积累,相对更有优势。

对上海的好感,缘起于2011年。那时,中国医疗器械水平发展严重不足,全球500强巨头企业不愿意错过庞大的中国市场,纷纷计划着在中国设立研发中心。吴东曾任3M、柯惠的高管,2011年起供职于美敦力,她为公司的研发中心选址,当时有4座候选城市:北京、上海、深圳、天津,而她最终选择了上海。

10年过去了,但是吴东发现,国内的医疗器械公司,依然与国际上有很大差距。

以呼吸机为例。呼吸机的外壳设计和汽车外壳有相似性。用来控制呼吸动作的系统,也类似于汽车的控制系统。再者是电子系统、合成系统。把这些技术一一分解就会发现,医疗器械和汽车有极大相似性,所以这两个行业的技术人员时?;ハ嗔鞫?。医疗器械行业中,50%以上的人才不是出自医疗专业,而是出自汽车等设备行业。

10年中,我国的医疗器械行业,也经历了与汽车业类似的发展过程:早期没有自主研发的动力,因为不需要研发,复制国外产品也能活得很好。中国市场足够大,只要产品便宜、质量不差,企业就能分到一杯羹。

然而,拥有复制能力,却未必掌握了核心技术。比如对呼吸机来说,核心是控制系统。它可以在病人不能呼吸时帮助呼吸;但是当病人自己有一些呼吸能力后,又会慢慢减少出气量,让病人的自主呼吸渐渐恢复。如果一台呼吸机,只知道不断给病人加气,那后果不堪设想。

“这个控制系统设计不是一两年能完成的,需要大量临床测试和调整?!蔽舛馐?,此类技术改进,不可能一蹴而就,这就是国际大企业的“功底”。医疗器械面对的是生命,没有足够的临床验证,任何一个小细节都不能轻易改动。她说,最怕的是复制国外的设备,却不理解为什么这样设计,复制时又想当然进行自作聪明的改动,那样更加危险,“还不如完全不动脑筋复制下来”。

在美敦力担任全球副总裁期间,吴东还兼任康辉集团总经理??祷允枪谥墓强破笠?,“但研发动力依然不足,还是以复制国外产品居多?!蔽舛?。

医疗器械产品差异极大,既包括止血海绵,也包括医用磁共振成像等大型设备?;×煊蛏婕暗缱蛹际?、计算机技术、传感器技术、信号处理技术、生物化学、临床医学、精密机械、光学、自动控制、流体力学等。因此,医疗器械的发展受基础工业水平影响。美国、欧洲、日本由于发达的工业基础,长期处于世界领先位置。

多年来,我国高端市场几乎被跨国公司占据,国内企业主要生产中低端、具有价格优势的产品,如中小型器械及耗材,仅有部分产品如监护仪、麻醉机、血液细胞分析仪、彩超和生化分析仪等具备出口实力。我们想要追上,非短时间可以达成。

但是此次疫情,给了这个备受关注的领域一针“强心剂”。尤其是远程问诊、人工智能、无接触自动化系统等,在疫情中大放光彩。医疗器械+新科技,在中国似乎迎来了一个风口。

只有AI能做到

乔昕从事医学影像行业已有30多年。第一次听说数字医疗,还是10年前的事。

当时,几大跨国企业已经开始意识到数字医疗的潜力,比如一台CT机,在普通人眼里只是一个大硬件,但它的后台,其实有40种以上的操作软件,每一个软件都意味着一项技术。CT机的购买成本中,软件占了一半。如果软件可以放在云端,供更多人免费下载使用,那么采购成本将会大为缩减。这就是“数字医疗”的发展潜力。

10年中,也有不少客户“吐槽”说,机器本身质量不错,就是软件操作起来非常麻烦,一点儿都不人性化。这些医疗软件需要受过训练的专业医生才能操作。但其实,软件如果设计得更人性化、更便利些,对操作者的要求就会降低,再结合数字化、智能化、互联网等技术,最终走向远程诊断、无人操作、人工智能的开发方向,似乎水到渠成。

“医疗器械向数字化、智能化转型是大势所趋?!鼻顷克?,于是3年前,他毅然从世界500强医疗企业的高管岗位辞职,4个合伙人一起成立了深睿医疗。

3年中,深睿医疗研制出了单器官多病种全肺AI产品,如炎性、肿瘤、肺气肿、胸腔积液、骨折等疾病等,结合深睿医疗的胸部平片AI辅助诊断产品,可对五大类30余种征象进行检出诊断。仅针对肺炎疾病一类,就有约14种征象识别,如磨玻璃影、网格影、胸腔积液等,而这些都与此次新冠病毒引发的炎症相关。疫情期间,这款AI产品在对新冠肺炎相似征象进行强化后,直接在武汉疫情中有了用武之地。比如说,早期很淡的肺部磨玻璃影,在疫情期间高强度的工作压力下,AI以其技术优势,可助力医生减少漏诊。它还有一个独特的5次随访功能。比如,病人前一次的CT检查显示,病灶占全肺体积的72%,这一次检查占比85%……由此可以精确观察疾病的发展过程,及时调整治疗方案。而这些精确的数据,用肉眼很难确认,AI做得更好。

疫情期间,深睿医疗先后向武汉各医院提供了40多套AI系统。曾为那位看夕阳的老人服务的上海援鄂医疗队也用这套系统帮助了许多病人。

那么,这套AI系统是如何研发出来的呢?

用大数据进行“培训”。设计者本身并不一定需要过硬的医学知识。简单来说,先找医生,对每一个肺部影像进行读片,并标注上相关疾病,再把影像—标注数据输入计算机。当数据达到一定规模后,计算机可以根据这些大数据“深度学习”,不断自我优化。数据量越大,计算机学习时间越长,判断结果也就越准。如今的人工智能读片准确率可以在98%以上,已经高于医生的平均水平。

两大优势得天独厚

清楚AI智能读片的研发过程,业内有一个普遍观点——相比其他国家,中国研发人工智能医疗器械,拥有两个得天独厚的优势。

其一,中国有大量的数据样本。计算机需要大批数据,不断训练算法,许多国家没有如此大的人口基数,疾病的数据量受到限制。另外,当医生数量不够多的时候,研发团队很难以合适的价格请大量医生去做数据标注这种工作。

“我们的研发成本中,至少有1/3用于数据标注?!币晃谎蟹⑷嗽苯馐?。比如,一个影像中的相关征象,至少需要2个医生做标注,另2个医生做裁判,一个影像需要至少4个医生,这样标注出来的数据,才会相对准确,才有价值。而一些发达国家的人力成本,可能支撑不了如此大规模的数据标注,研发受到掣肘。

其二,中国有广阔的应用场景。我们医生的增长数量,远远赶不上病人的增长数量。面对数量庞大的患者、相对少的医生,远程和人工智能诊断在我国有大量需求。

对有些国家来说,这项新技术则不是“刚需”。正常时期,一些国家的医生可以花1小时只给1位病人看病。医生本身也有警惕心理,生怕人工智能会威胁自己的地位和收入,所以国外的研发动力实际上并不足。即便研发成功,推广也很难。

而我们的医患情况则与之不同。加上经过这次疫情的“大练兵”,国内已经开始批量尝试人工智能医疗设备。几家国内企业几个月来订单量一直上涨,有些企业的市值也因此翻了几倍。

“这种大数据、大场景应用,是许多国家不具备的。医疗器械+人工智能,中国确实具有弯道超车的条件?!鼻顷克?。

从大局来看,中国目前的医疗场景中,医药占据较大比例,而器械使用相对偏小,依赖进口,价格昂贵。而发达国家医药和器械的应用差不多达到1:1。这也就意味着,我们的医疗器械应用,未来还有很大的提升潜力。国际市场一直认为,中国迟早会成为全球第一大医疗器械市场。这片尚未充分挖掘的蓝海,正等待着研发团队各显神通。

其中,上海发展医疗器械有自己的优势。

破题:长三角一体化

资深投资人高毅,长期深耕医疗项目,对该领域的未来,有一番自己的分析和判断。如今,他拉着吴东博士和其他人,正筹备组建一个国际顶尖的医疗器械团队,重点研发手术机器人。

手术机器人,可以看作医疗器械+人工智能领域的皇冠。它并不是外行以为的一种产品而已,它本身就是各种高新技术集成的一个大平台,涉及机械臂技术、光学技术、传感器技术、手术微创技术、互联网技术、人工智能技术等各种复杂的系统,被称为“尖端高级机器人平台”。

国际上,在该领域有所建树的公司达芬奇,其高管曾经这样说过:“做手术机器人,就像做大飞机?!庇纱丝杉淠讯群透丛映潭?。

“此前,很多人以为只有超大型企业才有足够的资金与资源,愿意投入做这类具有复杂系统的产品研发,其实从最近的20年全球科技革命历史看,原动力来源于快速成长的超级创新企业?!备咭闼?,全球巨头企业反倒没有足够的动力“自己革自己的命”,或者是“革得太慢”。从广为流传的柯达与数码相机的故事,到近在咫尺的特斯拉新能源汽车的案例,从中能清晰看到,一个全新的颠覆性的产业革命,往往不是由大公司自己主动发起的。

例如医疗器械革命性的下一拨浪潮:机器人平台,就是由达芬奇这样一个小小的项目开始的。它几经破产边缘挣扎求存,花了10年时间,终于把产品推向市场,在医疗机器人领域独占鳌头。各大巨头这几年匆忙转向,虽奋起直追,但在众多细分技术领域只能望洋兴叹。从长远看,机器人作为医疗器械的下一代聚合平台,只是刚刚开始。

直觉机器人(达芬奇母公司)在腹腔手术领域的巨大成功,吹响了医疗器械下一拨浪潮的号角。高毅认为,把握新浪潮的历史机遇,上海有得天独厚的三大优势。

第一,是国际化人才。吴东回忆起10年前研发中心选在上海的理由。她说,首先看大学,尤其是拥有多少所工科大学,这方面上海、北京具有明显优势。

第二,看产业链的集中程度。上海的汽车制造业更加成熟,机器人、自动臂等汽车产业发展优势明显。汽车工业造就了大批机械工程师、系统工程师、电子工程师、软件工程师,他们恰恰是医疗器械需要的专业人才。

第三,看医疗产业资源。特别是临床资源,国内能比肩的仅上海、北京两地。大型医院众多、顶级医生聚集,对医疗设备的临床研发特别重要。上海教学类医院也多,意味着未来三五年,从前瞻性角度考虑,有潜力成为国内手术机器人领域的临床基地,培训出一大批接受先进理念的医生群体。

而上海的另一个优势是国际对外交流便捷,专家请进来、走出去都比较方便。

不过,如今,深圳有赶超之势。国内规模最大的医疗器械企业之一迈瑞,出自深圳恐怕并非偶然。在电子软件上,深圳已经形成一套成熟的供应链体系,电子零部件生产环境相对成熟。相比而言,上海有一个明显问题需要克服:对制造业来说,租金成本、人工成本太高。如今,一些与机器人相关的大项目,企业会选择在上海研发,但在深圳生产。

“上??朔杀灸烟?,可以从长三角一体化入手?!蔽舛?,上海主抓研发设计,由浙江、江苏等承担制造业的生产环节。江苏的模具、浙江的电器,都已形成各自成熟的供应圈。高毅认为,未来,企业可以在上海布局研发总部、临床中心和核心部件集成地,在长三角其他城市布局电子、软件系统,规?;ǔ?,形成一个长三角产学研体系。

医疗器械本质上还是制造业,如果无法克服成本和供应链难题,上海未来将会面临深圳的挑战。(记者 龚丹韵

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