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醫療器械+人工智能,新風口來了?

2020年05月11日 14:21 來源: 解放日報

新冠肺炎疫情讓全球一度出現一罩難求、一機難求的局面。一罩指口罩,一機指呼吸機。醫療器械由此成為關注熱點。

在醫療器械領域,我們的技術水平長期以來并不占優勢,并且高度依賴進口。但如今,在人工智能應用上,經歷了疫情的“大練兵”后,智能影像診斷、遠程醫療等,讓中國積累了更多自己獨有的經驗。

未來,醫療器械+人工智能,是否具有某種彎道超車的可能性?而上海在邁向科創中心的過程中,又能在這個潛力無限的創新領域抓住哪些機會?

多年差距艱難追趕

近幾個月,吳東博士不斷收到來自寧波、深圳等城市的邀約,希望她能帶著新組建的醫療器械團隊,入駐當地。但吳東暫時還在考慮中,上海的研發人才和技術積累,相對更有優勢。

對上海的好感,緣起于2011年。那時,中國醫療器械水平發展嚴重不足,全球500強巨頭企業不愿意錯過龐大的中國市場,紛紛計劃著在中國設立研發中心。吳東曾任3M、柯惠的高管,2011年起供職于美敦力,她為公司的研發中心選址,當時有4座候選城市:北京、上海、深圳、天津,而她最終選擇了上海。

10年過去了,但是吳東發現,國內的醫療器械公司,依然與國際上有很大差距。

以呼吸機為例。呼吸機的外殼設計和汽車外殼有相似性。用來控制呼吸動作的系統,也類似于汽車的控制系統。再者是電子系統、合成系統。把這些技術一一分解就會發現,醫療器械和汽車有極大相似性,所以這兩個行業的技術人員時?;ハ嗔鲃?。醫療器械行業中,50%以上的人才不是出自醫療專業,而是出自汽車等設備行業。

10年中,我國的醫療器械行業,也經歷了與汽車業類似的發展過程:早期沒有自主研發的動力,因為不需要研發,復制國外產品也能活得很好。中國市場足夠大,只要產品便宜、質量不差,企業就能分到一杯羹。

然而,擁有復制能力,卻未必掌握了核心技術。比如對呼吸機來說,核心是控制系統。它可以在病人不能呼吸時幫助呼吸;但是當病人自己有一些呼吸能力后,又會慢慢減少出氣量,讓病人的自主呼吸漸漸恢復。如果一臺呼吸機,只知道不斷給病人加氣,那后果不堪設想。

“這個控制系統設計不是一兩年能完成的,需要大量臨床測試和調整?!眳菛|解釋,此類技術改進,不可能一蹴而就,這就是國際大企業的“功底”。醫療器械面對的是生命,沒有足夠的臨床驗證,任何一個小細節都不能輕易改動。她說,最怕的是復制國外的設備,卻不理解為什么這樣設計,復制時又想當然進行自作聰明的改動,那樣更加危險,“還不如完全不動腦筋復制下來”。

在美敦力擔任全球副總裁期間,吳東還兼任康輝集團總經理??递x是國內知名的骨科企業,“但研發動力依然不足,還是以復制國外產品居多?!眳菛|說。

醫療器械產品差異極大,既包括止血海綿,也包括醫用磁共振成像等大型設備?;A領域涉及電子技術、計算機技術、傳感器技術、信號處理技術、生物化學、臨床醫學、精密機械、光學、自動控制、流體力學等。因此,醫療器械的發展受基礎工業水平影響。美國、歐洲、日本由于發達的工業基礎,長期處于世界領先位置。

多年來,我國高端市場幾乎被跨國公司占據,國內企業主要生產中低端、具有價格優勢的產品,如中小型器械及耗材,僅有部分產品如監護儀、麻醉機、血液細胞分析儀、彩超和生化分析儀等具備出口實力。我們想要追上,非短時間可以達成。

但是此次疫情,給了這個備受關注的領域一針“強心劑”。尤其是遠程問診、人工智能、無接觸自動化系統等,在疫情中大放光彩。醫療器械+新科技,在中國似乎迎來了一個風口。

只有AI能做到

喬昕從事醫學影像行業已有30多年。第一次聽說數字醫療,還是10年前的事。

當時,幾大跨國企業已經開始意識到數字醫療的潛力,比如一臺CT機,在普通人眼里只是一個大硬件,但它的后臺,其實有40種以上的操作軟件,每一個軟件都意味著一項技術。CT機的購買成本中,軟件占了一半。如果軟件可以放在云端,供更多人免費下載使用,那么采購成本將會大為縮減。這就是“數字醫療”的發展潛力。

10年中,也有不少客戶“吐槽”說,機器本身質量不錯,就是軟件操作起來非常麻煩,一點兒都不人性化。這些醫療軟件需要受過訓練的專業醫生才能操作。但其實,軟件如果設計得更人性化、更便利些,對操作者的要求就會降低,再結合數字化、智能化、互聯網等技術,最終走向遠程診斷、無人操作、人工智能的開發方向,似乎水到渠成。

“醫療器械向數字化、智能化轉型是大勢所趨?!眴剃空f,于是3年前,他毅然從世界500強醫療企業的高管崗位辭職,4個合伙人一起成立了深睿醫療。

3年中,深睿醫療研制出了單器官多病種全肺AI產品,如炎性、腫瘤、肺氣腫、胸腔積液、骨折等疾病等,結合深睿醫療的胸部平片AI輔助診斷產品,可對五大類30余種征象進行檢出診斷。僅針對肺炎疾病一類,就有約14種征象識別,如磨玻璃影、網格影、胸腔積液等,而這些都與此次新冠病毒引發的炎癥相關。疫情期間,這款AI產品在對新冠肺炎相似征象進行強化后,直接在武漢疫情中有了用武之地。比如說,早期很淡的肺部磨玻璃影,在疫情期間高強度的工作壓力下,AI以其技術優勢,可助力醫生減少漏診。它還有一個獨特的5次隨訪功能。比如,病人前一次的CT檢查顯示,病灶占全肺體積的72%,這一次檢查占比85%……由此可以精確觀察疾病的發展過程,及時調整治療方案。而這些精確的數據,用肉眼很難確認,AI做得更好。

疫情期間,深睿醫療先后向武漢各醫院提供了40多套AI系統。曾為那位看夕陽的老人服務的上海援鄂醫療隊也用這套系統幫助了許多病人。

那么,這套AI系統是如何研發出來的呢?

用大數據進行“培訓”。設計者本身并不一定需要過硬的醫學知識。簡單來說,先找醫生,對每一個肺部影像進行讀片,并標注上相關疾病,再把影像—標注數據輸入計算機。當數據達到一定規模后,計算機可以根據這些大數據“深度學習”,不斷自我優化。數據量越大,計算機學習時間越長,判斷結果也就越準。如今的人工智能讀片準確率可以在98%以上,已經高于醫生的平均水平。

兩大優勢得天獨厚

清楚AI智能讀片的研發過程,業內有一個普遍觀點——相比其他國家,中國研發人工智能醫療器械,擁有兩個得天獨厚的優勢。

其一,中國有大量的數據樣本。計算機需要大批數據,不斷訓練算法,許多國家沒有如此大的人口基數,疾病的數據量受到限制。另外,當醫生數量不夠多的時候,研發團隊很難以合適的價格請大量醫生去做數據標注這種工作。

“我們的研發成本中,至少有1/3用于數據標注?!币晃谎邪l人員解釋。比如,一個影像中的相關征象,至少需要2個醫生做標注,另2個醫生做裁判,一個影像需要至少4個醫生,這樣標注出來的數據,才會相對準確,才有價值。而一些發達國家的人力成本,可能支撐不了如此大規模的數據標注,研發受到掣肘。

其二,中國有廣闊的應用場景。我們醫生的增長數量,遠遠趕不上病人的增長數量。面對數量龐大的患者、相對少的醫生,遠程和人工智能診斷在我國有大量需求。

對有些國家來說,這項新技術則不是“剛需”。正常時期,一些國家的醫生可以花1小時只給1位病人看病。醫生本身也有警惕心理,生怕人工智能會威脅自己的地位和收入,所以國外的研發動力實際上并不足。即便研發成功,推廣也很難。

而我們的醫患情況則與之不同。加上經過這次疫情的“大練兵”,國內已經開始批量嘗試人工智能醫療設備。幾家國內企業幾個月來訂單量一直上漲,有些企業的市值也因此翻了幾倍。

“這種大數據、大場景應用,是許多國家不具備的。醫療器械+人工智能,中國確實具有彎道超車的條件?!眴剃空f。

從大局來看,中國目前的醫療場景中,醫藥占據較大比例,而器械使用相對偏小,依賴進口,價格昂貴。而發達國家醫藥和器械的應用差不多達到1:1。這也就意味著,我們的醫療器械應用,未來還有很大的提升潛力。國際市場一直認為,中國遲早會成為全球第一大醫療器械市場。這片尚未充分挖掘的藍海,正等待著研發團隊各顯神通。

其中,上海發展醫療器械有自己的優勢。

破題:長三角一體化

資深投資人高毅,長期深耕醫療項目,對該領域的未來,有一番自己的分析和判斷。如今,他拉著吳東博士和其他人,正籌備組建一個國際頂尖的醫療器械團隊,重點研發手術機器人。

手術機器人,可以看作醫療器械+人工智能領域的皇冠。它并不是外行以為的一種產品而已,它本身就是各種高新技術集成的一個大平臺,涉及機械臂技術、光學技術、傳感器技術、手術微創技術、互聯網技術、人工智能技術等各種復雜的系統,被稱為“尖端高級機器人平臺”。

國際上,在該領域有所建樹的公司達芬奇,其高管曾經這樣說過:“做手術機器人,就像做大飛機?!庇纱丝梢娖潆y度和復雜程度。

“此前,很多人以為只有超大型企業才有足夠的資金與資源,愿意投入做這類具有復雜系統的產品研發,其實從最近的20年全球科技革命歷史看,原動力來源于快速成長的超級創新企業?!备咭阏f,全球巨頭企業反倒沒有足夠的動力“自己革自己的命”,或者是“革得太慢”。從廣為流傳的柯達與數碼相機的故事,到近在咫尺的特斯拉新能源汽車的案例,從中能清晰看到,一個全新的顛覆性的產業革命,往往不是由大公司自己主動發起的。

例如醫療器械革命性的下一撥浪潮:機器人平臺,就是由達芬奇這樣一個小小的項目開始的。它幾經破產邊緣掙扎求存,花了10年時間,終于把產品推向市場,在醫療機器人領域獨占鰲頭。各大巨頭這幾年匆忙轉向,雖奮起直追,但在眾多細分技術領域只能望洋興嘆。從長遠看,機器人作為醫療器械的下一代聚合平臺,只是剛剛開始。

直覺機器人(達芬奇母公司)在腹腔手術領域的巨大成功,吹響了醫療器械下一撥浪潮的號角。高毅認為,把握新浪潮的歷史機遇,上海有得天獨厚的三大優勢。

第一,是國際化人才。吳東回憶起10年前研發中心選在上海的理由。她說,首先看大學,尤其是擁有多少所工科大學,這方面上海、北京具有明顯優勢。

第二,看產業鏈的集中程度。上海的汽車制造業更加成熟,機器人、自動臂等汽車產業發展優勢明顯。汽車工業造就了大批機械工程師、系統工程師、電子工程師、軟件工程師,他們恰恰是醫療器械需要的專業人才。

第三,看醫療產業資源。特別是臨床資源,國內能比肩的僅上海、北京兩地。大型醫院眾多、頂級醫生聚集,對醫療設備的臨床研發特別重要。上海教學類醫院也多,意味著未來三五年,從前瞻性角度考慮,有潛力成為國內手術機器人領域的臨床基地,培訓出一大批接受先進理念的醫生群體。

而上海的另一個優勢是國際對外交流便捷,專家請進來、走出去都比較方便。

不過,如今,深圳有趕超之勢。國內規模最大的醫療器械企業之一邁瑞,出自深圳恐怕并非偶然。在電子軟件上,深圳已經形成一套成熟的供應鏈體系,電子零部件生產環境相對成熟。相比而言,上海有一個明顯問題需要克服:對制造業來說,租金成本、人工成本太高。如今,一些與機器人相關的大項目,企業會選擇在上海研發,但在深圳生產。

“上??朔杀倦y題,可以從長三角一體化入手?!眳菛|說,上海主抓研發設計,由浙江、江蘇等承擔制造業的生產環節。江蘇的模具、浙江的電器,都已形成各自成熟的供應圈。高毅認為,未來,企業可以在上海布局研發總部、臨床中心和核心部件集成地,在長三角其他城市布局電子、軟件系統,規?;◤S,形成一個長三角產學研體系。

醫療器械本質上還是制造業,如果無法克服成本和供應鏈難題,上海未來將會面臨深圳的挑戰。(記者 龔丹韻

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