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年9月6日医疗器械创新周“血管器械创新临床需求及医工结合研讨会”
本文为汇医慧影CMO张雪峰先生演讲实录
各位听众大家好，非常高兴今天有机会在这里向大家简要介绍汇医慧影利用新一代的人工智能技术，基于医学影像，为临床尤其是血管疾病方面开发的一款应用——主动脉人工智能精准诊疗系统。
医学影像发展经历的几个阶段
医学影像的发展最初是由物理学上的突破所驱动的。从上世纪90年代开始逐步转为应用驱动，这一过程直到今天仍然在继续。与此同时，从年开始，数据驱动开始变成主流。数据、算力和算法是人工智能的三个要素，海量的医疗数据加上最近算力的大幅度提升，以及一系列新算法框架的出现，使得人工智能技术进入医疗成为可能。
（图）人工智能三要素：医疗开始迈入AI时代
人工智能技术，在涉及到图像处理的时候，我们又可称之为计算机视觉技术。它的场景总是离不开三大类：一类是图像的分类。举例来说，比如区分一张胸片是正常的还是异常的。第二类是目标物体的检测，例如一些病变的检测。最后一类应用场景是把病区从它的背景里分割出来。
根据不同的数据量，以及是否有分类标志，在具体的技术上有不同的处理方法，由于时间关系我这里就不细讲了。
在医院里，我们通常会看到这样的场景：
医院，首先会做一些基于不同成像技术的影像学检查。下一步是筛查或者诊断。如果查出有什么问题，就进入临床治疗，之后还会有病程管理及随访。显而易见的是，利用人工智能技术，我们可以也正在开发出一系列的工具用于筛查或者诊断。但在汇医慧影，我们认为人工智能技术还应该进一步进入临床治疗，甚至是后面的病程管理和随访。这就是我们称之为人工智能2.0的概念。
下面就给大家介绍一下我们利用人工智能开发出的这款针对血管疾病临床治疗与病程管理的产品——主动脉人工智能精准诊疗系统。这个系统首先还是基于图像的智能分析，也就是前面提过的智能分类、检测与分割。基于分析的结构可以快速精准智能产生手术方案。目前我们还在进一步深化预后预测及随访的功能模块。
图像分析智能化：使用卷积神经网络对主动脉及夹层进行自动分割，并且智能识别破口及主动脉分区。
手术方案智能化：使用专家决策系统，决定主体支架的近端直径、远端直径、长度、近端锚定位置和远端锚定位置。
预后预测及随访：结合临床信息和影像，对手术的预后进行预测，并且生成随访计划。
血管疾病领域一直是人工智能应用非常火热的领域之一，美国的FDA也批准了相关的产品。例如Aidoc的BrainPackage-全球首个FDA通过的颅内出血辅助分诊工具,可降低放射科报告周转时间，提高诊断转诊效率。
自动冠状动脉钙化评分
深度卷积神经网络分割EVAR术后腹主动脉瘤
急性缺血病灶自动分割
从年到年间，也先后有基于人工智能的冠状动脉钙化的研究、缺血病灶的自动分割、以及基于深度卷积神经网络分割腹主动脉瘤等研究成果。这些都为我们系统的开发奠定了很好的基础。
血管疾病有很多种，我们是首先以B型主动脉夹层和腹主动脉瘤作为入手。我们算法的框架简单来说，就是以深度学习为中心，以图像的检测和分割作为基础。其中，内脏血管的识别是一个关键点。
我们在这里使用了一种简洁有效的网络结构,采用一系列residualblocks和deconvlayers，获得预测的featuremap。该featuremap与根据金标准生成的服从高斯分布的heatmap计算L2loss，作为损失函数。
另外，图像的预处理对于图像分割的结果非常重要，预处理使得血管的分割结果得到了大幅度的提升。
我们对分割算法做了相关的性能评测，如果大家接触过人工智能的话，DICE值是很关键的一个指标，可以简单理解为算法的准确度。以B型主动脉夹层为例，我们对整个冠脉区域以及真腔假腔的分隔，DICE值都是在90%以上，最高接近于96%。
在此基础上，今年春季我们正式推出了这个主动脉人工智能精准诊疗系统（英文缩写AORTIST）的3.0版本。目前涵盖了腹主动脉瘤和B型主动脉夹层两个病种，能够完成的最主要的功能包括了自动智能分割血管，根据分割的结果提取中心线,如果是B型主动脉夹层，系统还会自动做夹层分析，然后在这个基础上完成手术参数的自动测量。所有的工作由人工智能算法基本上可以在十分钟之内完成。
下一步我们将在前面的工作基础上，向预后预测推动。汇医慧影很多款产品都已经进入了审批的程序，包括美国的FDA以及中国药监局。主动脉人工智能精准诊疗系统AORTIST也是其中之一。
简单总结一下：人工智能深度学习技术在临床领域可以有很广泛的应用，首先可以辅助影像筛查诊断，还可以进入临床治疗，辅助临床决策。基于影像组学，我们还可以进一步做预后管理。我们的主动脉人工智能精准治疗系统不仅取得了算法上的突破，还可以大大的辅助并且加速临床医生的决策过程。
最后想分享一点，医疗人工智能产品一旦面市会给医生的工作带来很大的便利。但是面市的过程其实非常艰苦。借用郭伟主任的一句话——“人工智能在没有实现智能之前，其实全是人工，而且是大量的人工。”
所以和我们合作的专家团队不仅在专业上对我们进行指导，他们亲自还完成了大量艰苦的工作。所以也特别想借这个机会向他们表示深深的谢意，尤其是医院的郭伟主任和葛阳阳老师。
谢谢大家！
演讲嘉宾：张雪峰
汇医慧影CMO
清华大学本科毕业，美国麻省理工与新加坡国立大学联合培养硕士，美国密歇根大学博士肄业。深耕医药行业12年。具有销售、市场、PM等多方面丰富管理经验。曾任美国TheJacksonLaboratory大中华区负责人，GE医疗精准诊断事业部主任。
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