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20萬次每秒掃頻激光OCT發(fā)布,國產(chǎn)設(shè)備將在眼科領(lǐng)域后來居上?

2018年4月,F(xiàn)DA批準(zhǔn)了首個(gè)基于人工智能的醫(yī)學(xué)影像診斷產(chǎn)品IDx-DR,利用AI技術(shù)對眼底彩照進(jìn)行分析,篩查眼底是否有輕度以上糖尿病性視網(wǎng)膜病變。這一突破性的審批揭開了醫(yī)療AI時(shí)代的序幕,也催熱了眼科AI的研發(fā)。

人工智能領(lǐng)域巨頭谷歌DeepMind團(tuán)隊(duì)也悄然布局眼科。2018年8月,DeepMind聯(lián)合英國Moorfields眼科醫(yī)院發(fā)布了一項(xiàng)眼科AI研究成果,可以準(zhǔn)確識別50種眼科疾病,準(zhǔn)確率可與頂級眼科專家媲美;谶@一框架,未來可實(shí)現(xiàn)全病種的識別。如今,DeepMind已著手將這一技術(shù)逐步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

IDx已在眼底彩照上取得突破成功,為何DeepMind仍緊握這一場景不放?

Deepmind的選擇

DeepMind所青睞的OCT技術(shù),全名為光學(xué)相干斷層掃描(Optical Coherence Tomography,OCT)。被譽(yù)為繼X線、CT和MRI之后又一大技術(shù)突破。其采用光學(xué)對生物組織的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像,分辨率接近組織病理切片的水平,又被稱為為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的光學(xué)活檢。

相比于平面成像的眼底彩照,一次眼底OCT掃描即可生成成百上千幅眼底斷層影像,相當(dāng)于從“X光平片”升級到“CT”;它能提供精確的病灶性質(zhì)、厚度及層次定位等醫(yī)生無法通過肉眼觀察到的信息,且無創(chuàng)傷、無輻射,因而已成為眼科醫(yī)生的必備影像工具。據(jù)統(tǒng)計(jì),到2020年,美國的眼科OCT檢查量預(yù)計(jì)將突破2000萬次/年。

眼底彩照與OCT數(shù)據(jù)對比

研究表明,基于三維的圖像數(shù)據(jù),OCT 圖像AI分析可用于更多疾病的篩查與診斷。然而基于OCT數(shù)據(jù)進(jìn)行人工智能研發(fā)有以下兩大難點(diǎn):首先,三維的體數(shù)據(jù)分析算法難于二維平面數(shù)據(jù)分析;其次,AI公司在獲取OCT原始數(shù)據(jù)的過程中將付出高昂的成本。

在中國,眼科OCT設(shè)備生產(chǎn)廠家都幾乎沒有開放數(shù)據(jù)接口,其市場幾乎被進(jìn)口設(shè)備所壟斷,AI公司想獲得原始數(shù)據(jù)更是難上加難。

那么中國“智”造能否打破本土OCT市場被進(jìn)口設(shè)備壟斷的僵局,并實(shí)現(xiàn)眼科OCT領(lǐng)域更全面的人工智能診斷呢?

深度與廣度并存

OCT成像掃描速度的快慢直接決定了最終的成像質(zhì)量和分辨率。OCT技術(shù)也從最早數(shù)百次/秒的時(shí)域激光技術(shù)、現(xiàn)在主流的幾萬次/秒的頻域激光技術(shù),發(fā)展到了最先進(jìn)的幾十萬次/秒的掃頻激光技術(shù)。

目前,全球僅有兩家進(jìn)口品牌,德國Carl Zeiss與日本Topcon推出了基于掃頻激光技術(shù)的頂級眼科OCT,掃描速度為10萬次/秒。其中,日本Topcon的Triton獲得了中國二類醫(yī)療器械的注冊證,而Zeiss的Elite 9000僅在歐美銷售。

近日,一家名為視微影像的國內(nèi)公司,在上海發(fā)布了一款集成人工智能的高端眼科OCT設(shè)備VG200,該產(chǎn)品將掃描速度大幅度提升至20萬次/秒,好比“64排CT”升級為“128排CT”。

OCT掃描速度對照

同時(shí),在單次檢查中防止醫(yī)生漏查眼部疾病,視微影像升級了其OCT產(chǎn)品的視野。其新發(fā)布的VG200擁有56°掃描范圍,支持16mm掃描,圖像采集范圍比現(xiàn)有主流產(chǎn)品大至33%,en face影像的分辨率為國外頂級產(chǎn)品的4倍,可同時(shí)覆蓋眼底的黃斑區(qū)與視神經(jīng),并能以更高的質(zhì)量去進(jìn)行后續(xù)的三維重建。

視微影像創(chuàng)始人彭先兆博士用一個(gè)身邊的例子闡述了OCT廣角的重要性:“我的一位代理商朋友對視微影像的設(shè)備非常感興趣,便用VG200進(jìn)行了OCT檢查,結(jié)果顯示他的脈絡(luò)膜良好,而視網(wǎng)膜的邊緣有一絲脫落的跡象。通過調(diào)整固視燈,改變角度對脫落部分進(jìn)行二次掃描,竟發(fā)現(xiàn)這里存在大范圍視網(wǎng)膜脫離。在此之前,他從未感覺到眼睛的異樣,而常規(guī)的檢查也無法觸及視網(wǎng)膜邊緣。若非這次偶然,極有可能會錯(cuò)過及時(shí)治療的機(jī)會!

16mm 高清線掃描

基于深度學(xué)習(xí)的AI輔助診斷

硬件的突破能在物理層面上提供最堅(jiān)實(shí)的支持,而在醫(yī)療資源缺乏的大環(huán)境下,醫(yī)生還需人工智能技術(shù)對這些信息進(jìn)行解析,解決三維重建與診斷方向的問題。

眼球呈層狀生物結(jié)構(gòu),但脈絡(luò)膜下邊界和鞏膜之間的邊界模糊,這導(dǎo)致脈絡(luò)膜的病理影像分層非常困難,傳統(tǒng)的算法很難對邊界附近的影像進(jìn)行分類。對此,視微影像運(yùn)用基于深度學(xué)習(xí)的Deep LayerTM技術(shù)對視網(wǎng)膜的各種正常和異常層次進(jìn)行識別,并輔助醫(yī)生進(jìn)行三維重建,大大縮短了醫(yī)生處理影像信息的時(shí)間。

當(dāng)每一臺設(shè)備落地醫(yī)院,視微影像便擁有了一個(gè)有效的數(shù)據(jù)流量入口。通過這個(gè)端口收集到的脫敏數(shù)據(jù)具有高質(zhì)量、結(jié)構(gòu)化、一致性等優(yōu)點(diǎn),有利于人工智能輔診產(chǎn)品的訓(xùn)練。而視微影像人工智能產(chǎn)品將隨著硬件設(shè)備的推進(jìn)表現(xiàn)出更為優(yōu)異的輔診性能。

彭先兆博士對此表示:“現(xiàn)有的人工智能產(chǎn)品,大多針對有限的病種進(jìn)行識別,外掛于影像軟件或PACS系統(tǒng)之外,并且難以解決設(shè)備普適性的問題。而我們的產(chǎn)品,將集成于我們自身的設(shè)備影像軟件之內(nèi),基于我們自身設(shè)備的高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù),逐步實(shí)現(xiàn)對眼底50多種眼底病全病種的覆蓋。這將是一款真正臨床實(shí)用的人工智能輔助診斷!

標(biāo)準(zhǔn)、豐富的數(shù)據(jù)庫保證了人工智能的診斷質(zhì)量,同時(shí)也將直接降低OCT技術(shù)的使用成本,讓其應(yīng)用領(lǐng)域更容易向下延伸。

“AI作為一個(gè)劃時(shí)代的技術(shù),沒有人否認(rèn)它的未來,但到目前為止,整個(gè)行業(yè)仍缺少經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的盈利模式。對于那些專注于影像軟件的公司而言,盈利兩個(gè)字是一個(gè)巨大的考驗(yàn)。在現(xiàn)階段,視微影像把經(jīng)營的重心放在硬件的銷售方面,在生存的同時(shí)開拓AI技術(shù)的深度并摸索潛在商業(yè)價(jià)值。”

因此,在推出VG200后,視微影像將加強(qiáng)頂級眼科中心合作與宣傳,讓更多眼科醫(yī)生了解國內(nèi)也擁有搭載最先進(jìn)的掃頻技術(shù)的OCT產(chǎn)品,以求擴(kuò)大醫(yī)院裝機(jī)量,增加數(shù)據(jù)采集點(diǎn)。

而在人工智能方面,視微影像將識別到的結(jié)構(gòu)與病變數(shù)據(jù)結(jié)合進(jìn)行訓(xùn)練,不僅提供疾病輔助診斷,還可以提供疾病的量化數(shù)據(jù)(大小、體積、前后變化和轉(zhuǎn)歸),這將成為視微影像與一流人工智能企業(yè)合作的重要基礎(chǔ)。

人工智能分層

五年磨一劍

2014年初,擁有十余年硅谷研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的光學(xué)系統(tǒng)專家彭先兆博士和醫(yī)學(xué)圖像算法專家李冰博士,在硅谷成立了一家OCT初創(chuàng)企業(yè),致力于整合尖端光學(xué)設(shè)計(jì)、影像算法、人工智能、云平臺等前沿技術(shù),為醫(yī)患提供基于OCT技術(shù)的醫(yī)學(xué)影像解決方案。

在國家政策支持下,2015年公司總部遷至洛陽國家大學(xué)科技園,并定下八字目標(biāo):視微如著,見微知著,取名為視微影像。公司于2015年入選洛陽市“河洛英才”計(jì)劃并獲得數(shù)千萬元財(cái)政支持,于2018年完成數(shù)千萬元 Pre-A 輪融資。

作為企業(yè)的主要?jiǎng)?chuàng)始人,彭先兆博士專注于領(lǐng)導(dǎo)系統(tǒng)與光學(xué)設(shè)計(jì)的研究,擁有14年硅谷研發(fā)工作經(jīng)驗(yàn)。他1995年本科畢業(yè)于北京大學(xué)物理系, 2002年獲得美國俄勒岡州立大學(xué)光譜學(xué)博士學(xué)位。

團(tuán)隊(duì)的聯(lián)合創(chuàng)始人李冰博士負(fù)責(zé)公司的管理、軟件與算法研究。他1999年以福州市高考理科狀元考入北京大學(xué)電子學(xué)系,并于2007年獲美國弗吉尼亞大學(xué)圖像處理博士學(xué)位,擁有3套醫(yī)療圖集軟件著作,3項(xiàng)美國專利,為視微影像影像處理方向的研發(fā)作出了極大的貢獻(xiàn)。

五年來,種種技術(shù)上的突破均基于視微影像對臨床需求的深入理解及其深厚的技術(shù)儲備。如今,VG200的技術(shù)水平可與業(yè)內(nèi)頂級OCT產(chǎn)品媲美,甚至部分超越。今年視微影像還將攜手國內(nèi)頂級眼科專家,亮相國際眼科展會,為世界帶去中國的醫(yī)療硬科技。

據(jù)了解,視微影像還將繼續(xù)研發(fā)40萬次掃頻OCT、掃頻生物測量儀等前沿技術(shù),保持硬件科技的先進(jìn)性,并通過完美的軟硬件整合,不斷提升產(chǎn)品的核心競爭力。

文 | 趙泓維

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