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改变中国「医学影像AI」的12大顶级实验室

本文作者:刘海涛 2021-02-25 19:24
导语:历史是由人创造的。那么,医学影像AI的未来,为什么不能由中国学者来创造?

1927年,这一年对于当时的人们来说,是再平常不过的一年。但是在欧洲的布鲁塞尔,却召开了一次会议,史称“第五次索尔维会议”。

迄今为止,这都是物理界最豪华阵容的一场“华山论剑”。因为照片里的每一个人所取得的科学成就,都足以对人类的文明进化史产生深远的影响。

人工智能也是如此。达特茅斯会议之后,这门学科经历了起起伏伏数十年的发展,终成如今的模样。时至今日,AI技术的触角已经伸向各行各业,其中就包括“技术含量最高”的领域——医学影像。

在这个领域,也有一群学者立志于用AI技术让我们看清人体内的奥秘。

然而,中国的人工智能发展不是一帆风顺,数个“周期性”的波动以及国内较晚的起步时间,让我们在顶尖实验室的搭建和人才培养上一直落后于欧美。

一直到2010年,国内在医学影像AI顶会MICCAI(医学影像计算与计算机辅助介入国际会议)上的论文收录数量,都处于个位数水平。

在深度学习的热潮掀起后,中国的学者抓住了这一波弯道超车的机遇,高校和企业相继开设了医学影像重点实验室,从源头上开展理论研究和技术的研发。

2019年,沈定刚教授在接受《医健AI掘金志》采访时曾表示(对话MICCAI 2019主席沈定刚:我想做的,是为青年学者搭一座通向世界最高学术舞台的桥梁):

以前国内(包括香港)每年有十篇左右的文章会被接收,比例只有3%-4%。2018年,亚洲包括日本、韩国、新加坡等地的文章所占的比例还非常低,加起来只有18%(美洲为33%,欧洲为49%)。

但是,2019年亚洲的录取文章比例已经达到37%(美洲为36%,欧洲为26%),超过了美洲,而这些录取的文章里,绝大多数(150篇左右)来自于中国。

医学影像AI学术的力量正在不断崛起。

此外,从中国走出的研究学者也已经在AAAS 、IEEE 、IAMBE 、SPIE 、AIMBE 、IAPR 等多个计算机视觉与医学影像分析领域担任Fellow,本土实验室也在世界上获得了更多的“话语权”。

学术发现的力量是巨大的,具有摧毁旧时代的能力。借此机会,雷锋网《医健AI掘金志》整理出国内顶尖的十二大医学影像AI实验室,以及引领这些实验室前行的各位核心人物。

上海科技大学医学图像分析实验室(IDEA Lab)

上海科技大学IDEA实验室成立于2020年,主要研究神经影像与神经科学、癌症影像分析、新一代成像方法三个方向。

虽然成立时间最近,但是实验室的负责人是医学影像AI领域的国际领军人物:沈定刚教授。

改变中国「医学影像AI」的12大顶级实验室

沈定刚教授现任上海科技大学生物医学工程学院创始院长,是IEEE 、AIMBE 、IAPR 、MICCAI的Fellow,曾任美国北卡罗来纳大学教堂山分校(UNC Chapel Hill)放射学系、医学影像中心、计算机系、生物医学工程系终身教授,冠名杰出教授,发表论文1100余篇,H-index 107,引用4万5千多次。担任8个国际期刊的现任编委,MICCAI 2019大会主席。

在神经影像与神经科学发现中,IDEA Lab将通过发展图像分析方法,研究人脑早期正常发育与病变(如孤独症),以及神经退行性疾病(如阿尔兹海默症)的早期诊断;

在癌症影像分析中,IDEA Lab计划以乳腺癌、前列腺癌、脑胶质瘤等重点癌症及其影像大数据为方向,研究基于多模态图像的精确诊断、放疗计划、导航和评估。

推荐阅读:《沈定刚教授:如何将AI应用到新冠肺炎诊断全流程?| CCF-GAIR 2020》

中科院分子影像重点实验室

中国科学院分子影像重点实验室成立于2012年,孵化于中科院自动化所智能医学研究中心,主要在分子影像、功能影像、医学影像分析与处理、智能医学等领域展开理论研究和关键技术研发。

分子影像重点实验室相继参与承担了973计划、国家863计划、国家科技支撑计划等80余项科研任务,以及国家科研仪器设备研制专项“小动物光学多模融合分子影像成像设备”的开发。

实验室相关成果获得2010、2012年度国家技术发明二等奖;2003、2004年度国家科技进步二等奖、成员共发表SCI检索国际期刊论文120余篇。

此外,实验室研发的分子影像手术导航系统已获得NMPA的三类医疗器械资格证,在国内医院开展临床应用。

目前,分子影像重点实验室主要由田捷教授负责。

改变中国「医学影像AI」的12大顶级实验室

田捷教授长期从事光学分子影像、医学影像分析与生物特征识别的研究和应用的工作,是两项国家重点基础研究发展计划(973计划)首席科学家。

自2010年起,他连续获得计算机视觉与医学影像分析领域9大Fellow,包括AAAS 、IEEE 、IAMBE 、SPIE 、AIMBE 、IAPR 、OSA 、ISMRM 、WMIS,在光学分子成像等领域做出了系统性贡献,特别是生物自发光和激发荧光断层成像及其应用方面。

推荐阅读:《中科院田捷教授:重新审视医学影像AI,哪些算法和研究最具生命力?| 万字长文

中科院脑网络组研究中心

脑网络组研究中心2013年成立,主要研究方向在宏观、介观及微观尺度上建立脑区、神经元群或神经元之间的连接图(脑网络)。

并在此基础上,研究脑网络拓扑结构、脑网络动力学属性、脑功能及功能异常的脑网络表征、脑网络的遗传基础,并对脑网络进行建模和仿真,以及实现所需的超级计算平台。 

截止目前,脑网络组研究中心发表SCI论文总共超过200篇,SCI总引用超过14000次,并相继承担科技部973项目、国家自然科学基金委研究计划、中国科学院战略性科技先导专项B类课题、科技部国家科学仪器设备开发等多项科研项目。

2020年5月,脑网络组研究中心还联合中国人民解放军总医院、首都医科大学宣武医院等多个医疗中心,准确刻画出阿尔茨海默病脑活动和脑网络异常,并将成果发布在脑科学领域重要杂志《Human Brain Mapping》。

目前,脑网络组研究中心主要由蒋田仔教授负责。他是世界上最早开展影像AI研究的几位科学家之一。

改变中国「医学影像AI」的12大顶级实验室

蒋田仔是欧洲科学院外籍院士,2021国际神经网络大会(IJCNN2021)主席,同时也是IEEE 、IAPR 以及AIMBE 的Fellow。

2019年,他还凭借“脑网络信息处理规律及其遗传机制研究”项目成果,获得了第九届吴文俊人工智能自然科学奖的一等奖。

在所从事的领域,他已发表SCI收录的论文200多篇,申请发明专利28项,已受权16项,并获国家自然科学奖二等奖(2004),“新世纪百千万人才工程国家级人选”。

推荐阅读:《万字长文 | 中科院蒋田仔教授:脑网络组图谱及其在脑认知与脑疾病方面的应用

中科院(MIRACLE奇迹)研究组

中科院Medical Imaging, Robotics, Analytical Computing Laboratory & Engineering (MIRACLE) 奇迹研究组成立于2018年6月,隶属中科院智能信息处理重点实验室。

研究组致力于解决智慧医疗的核心问题,聚焦医疗影像设备、医疗机器人、医疗影像分析计算等领域,促成AI影像的落地。

2020年,MIRACLE奇迹研究组先后有5篇论文被MICCAI接收。此外,研究组还有自然遮挡修复、染色体核型计数论文,先后被国际TOP期刊IEEE TIFS和IEEE TMI接收。

目前,MIRACLE奇迹研究组的负责人是周少华教授。

改变中国「医学影像AI」的12大顶级实验室

周少华教授是中科院计算所研究员、香港中文大学(深圳)兼职教授。

曾获发明奥斯卡奖、西门子年度发明家、马里兰大学ECE杰出校友等,任MICCAI协会财长和理事,曾担任AAAI、CVPR、ICCV、MICCAI和NeurIPS等会议的领域主席。

2019年,上文提到的蒋田仔教授与周少华教授,共同当选IEEE Fllow。二人的各自研究长期聚焦于非热门的脑图谱、知识建模与机器学习结合的原创性技术方向:

推荐阅读:《中科院周少华教授:对于深度学习自动化、通用表征学习等技术,我有哪些研究心得?

从某种程度上讲,这些研究一直以来都是计算机视觉和医学影像分析领域的“冷板凳”:难度大、周期长、研究者寥寥。

2020年底,周少华教授入选美国国家发明家科学院(National Academy of Inventors, NAI) Fellow。

劳特伯生物医学成像研究中心

劳特伯生物医学成像研究中心隶属于中科院深圳先进技术研究院。

2007年,实验室以诺贝尔奖医学奖获得者、磁共振成像技术之父—保罗·劳特伯命名成立。

在十年多时间里,研究中心诞生了我国首台自主3.0T超导磁共振设备、第四代超声剪切波弹性成像系统、大视野低剂量口腔CT机、世界首创超声深脑调控方法及验证系统等。

其中超导磁共振设备成功将扫描时间由传统的数十分钟跨越到百秒成像水平。

目前,劳特伯生物医学成像研究中心主要由郑海荣教授负责。

改变中国「医学影像AI」的12大顶级实验室

郑海荣教授是中科院深圳先进技术研究院副院长、国家高性能医疗器械创新中心主任、中科院健康信息学重点实验室主任,国家杰出青年基金获得者、陈嘉庚青年科学奖、何梁何利青年科技创新奖及全国“创新争先”奖状获得者。

郑海荣教授的主要研究领域为信息技术与理论方法在医学成像中的应用。在图像与信号处理、他的医学成像及医工交叉方面研究成果在国际学术期刊上发表论文150余篇,授权核心技术专利100余项。

清华大学微创诊疗与三维影像实验室

清华大学微创诊疗与三维影像实验室由廖洪恩教授创建。

实验室融合信息学、医学、机械学、电子学等学科,致力于尖端微创诊疗和真三维立体影像领域的基础研究和应用开发,并在医用立体图像手术导航、微创手术器械•手术机器人、尖端微创诊疗一体化系统、高清晰裸眼立体影像等领域取得系列重要科研成果。

改变中国「医学影像AI」的12大顶级实验室

作为该院的创建人,廖洪恩教授是清华大学终身教授、国家特聘专家,现任亚洲计算机辅助外科学会理事长、国际医学生物工程联合会亚太区秘书长、中国生物医学工程学会理事等职务,并被中国科协选为国际科技组织后备专家。

他在包括MedIA、Nature Photonics、IEEE Trans系列等国际顶级期刊刊物发表了250余篇国际期刊和学会Proceedings论文。

廖洪恩教授曾获得IFMBE青年学者奖、日本文部科学大臣表彰、爱立信青年科学家奖等多项奖项。

2017年,他还获得我国生物医学工程学科最高科技奖“黄家驷生物医学工程奖”。

四川大学功能与分子影像实验室

四川大学功能与分子影像实验室是由四川省科技厅2011年5月批准建立,依托华西医院建设运行。

经过多年的建设,实验室已形成临床和基础两大研究方向,以及神经精神疾病的多模磁共振、磁共振分子影像学、腹部重大疾病的影像学特征、心胸部疾病的影像学特征,4大跨学科研究领域。

成立之后,功能与分子影像实验室由郭启勇教授担任学术委员会主任、龚启勇教授担任实验室主任。

改变中国「医学影像AI」的12大顶级实验室

郭启勇教授曾任中放第十二届主任委员、中国医科大学副校长、中国医科大学附属盛京医院院长,十二届全国人大代表等重要职位。

他也是中国医师最高奖项“中国医师奖”的获得者。在影像诊断学领域中,著有《介入放射学》、《医学影像鉴别诊断指南丛书》等代表性著作。

龚启勇教授是华西医院副院长,ISMRM Fellow,长江特聘教授,国家杰青,国家自然基金委“放射影像”创新群体负责人。在国际上推动了精神影像学的发展,相关成果获国家自然科学奖二等奖和中华医学科技一等奖。

改变中国「医学影像AI」的12大顶级实验室

龚启勇教授长期从事功能性脑疾病的磁共振神经放射学研究,提出脑行为偶链假说并在此基础上系统地建立精神放射影像体系。

他是第二届全国创新争先奖获得者, 连续入选科睿唯安“全球高被引科学家”(交叉)和爱思唯尔“中国高被引学者”(医学)。

江苏省分子影像与功能影像重点实验室

江苏省分子影像与功能影像重点实验室始建于2002年,是国内较早成立的“分子影像实验室”,主要依托东南大学附属中大医院运营。

自2002年以来,实验室完成和承担的重要课题包括国家973计划、863计划,国家科技攻关、国家自然科学基金杰出青年基金等57个项目,在国内外核心刊物上发表论著300余篇。

实验室的研究涵盖干细胞移植技术与活体影像示踪、动脉粥样硬化的分子影像诊断与治疗、抗肿瘤血管生成治疗的分子影像检测、功能性磁共振成像技术(fMRI)的应用研究等5个方向。

成立之后,江苏省分子影像与功能影像重点实验室主要由滕皋军教授负责。

改变中国「医学影像AI」的12大顶级实验室

滕皋军教授是东南大学附属中大医院院长、中国医师协会介入医师分会会长、中国医师协会放射医师分会副会长,CVIR 和JVIR副主编,获得过国家科技进步二等奖3项,美国介入放射学会fellow(FSIR),欧洲心血管介入学会fellow (FCIRSE),国家科技射学会(SIR)最高荣誉奖,美国介入放射学会(SIR)最高荣誉奖。

他一共主持科技部973项目(首席科学家)、国家变革性技术、863项目、国家自然科学基金重点项目、重大国际合作项目等10余项国家课题,SCI收录论文超过200余篇。

上海交大医学图像计算实验室

上海交通大学医学图像计算实验室隶属于生物医学工程学院和Med-X研究院,由王乾博士创立,研究覆盖医学图像分析、计算机视觉、机器学习、人工智能等多个方向,致力构建先进智能技术和基于影像的生物医学应用的交叉融合。

改变中国「医学影像AI」的12大顶级实验室

王乾博士目前担任医学影像先进技术研究院院长助理,于2009年获得上海交通大学电子工程系硕士学位。2013年,获得美国北卡罗来纳大学教堂山分校(UNC Chapel Hill)计算机科学博士学位,长期从事医学图像处理、分析的工作。

在这些高校之外,国内一批顶尖企业也陆续成立医学影像的AI实验室。这些实验室在国际的学术舞台上,也成为一股不可忽视的重要力量。

腾讯天衍实验室

天衍实验室成立于2018年9月,主要研究多种机器学习方法在医学影像临床中的应用。

2020年,天衍实验室有14篇论文被MICCAI 2020所录用。目前,腾讯天衍实验室主要由郑冶枫博士负责。

改变中国「医学影像AI」的12大顶级实验室

郑冶枫博士是美国医学和生物工程学会会士(AIMBE Fellow)和IEEE医学影像杂志副编,在美国马里兰大学 (University of Maryland, College Park) 攻读博士学位后加入西门子美国研究院,专注于智能医学影像分析。

在西门子美国研究院期间,他发明了投影空间学习法,用于医学影像中器官的快速检测与分割,并于2011年获得美国专利授权,斩获当年的爱迪生专利奖。

在2020年的CCF-GAIR峰会上,郑冶枫博士还发表了最新的研究进展。

推荐阅读:《腾讯天衍实验室郑冶枫:医学影像AI为什么需要小样本学习和域自适应技术? | CCF-GAIR 2020

阿里达摩院

阿里达摩院成立于2017年,定位于基础科学和创新技术研究。达摩院的视觉智能及医疗AI团队,由IEEE Fellow华先胜带队打造。

2018年12月,达摩院AI从近百支队伍中脱颖而出,在全球LiTS(Liver Tumor Segmentation Challenge,肝脏肿瘤病灶区CT图像分割挑战)获得两项第一。

2019年的EMNLP BB task关系抽取世界大赛,达摩院AI获得了第一名。同年,按照鹿特丹国际比赛标准,达摩院的全自动心脏冠脉中心线提取超越了现有的业界最好成绩,相关论文被MICCAI 2019提前接收。

改变中国「医学影像AI」的12大顶级实验室

华先胜是北京大学应用数学博士,IEEE Fellow、ACM杰出科学家。曾任ACM Multimedia、IEEE ICME等国际会议程序委员会主席,获得MIT TR35大奖(全球35位35岁以下的杰出青年创新人物)等荣誉,是视觉识别和搜索领域的国际级权威学者。

目前,达摩院医疗AI团队的直接负责人是迟颖博士。

她是英国伦敦帝国理工学院生物工程专业博士,师从英国皇家工程学院医疗负责人Richard Kitney,英国牛津大学生物医学工程学院两年博士后研究。曾任西门子医疗AI部门中国区Head/经理。

发表国际论文、国际、国内专利、和专业书籍篇章共80余篇。博士论文曾获欧洲核磁共振委员会年会最佳论文奖,曾获伦敦市政府Old Centralien's创新奖。

推荐阅读:阿里达摩院「医疗AI」的战略全布局丨万字长文

平安医疗科技研究院和平安北美研究院

平安医疗科技研究院成立于2017年,在云、大数据、人工智能与医疗健康相结合等领域进行研究。在医疗AI领域,研究院主要布局辅助临床决策、慢病预测和管理、赋能基层全科三个方向。

2020年10月,研究院在国际机器翻译比赛WMT2020的生物医学翻译比赛中两项任务评分均位居榜首,战胜包括华为、百度、腾讯、谢菲尔德大学等在内的20多公司和机构。

2020年11月,在麻省理工学院(MIT)主办的国际顶级生物医药发现比赛AI Cure Open Tasks上,平安医疗科技研究院还获得了新冠肺炎继发感染药物抗菌性预测第一名的成绩。

目前,研究院的医疗人工智能平台主要由谢国彤负责。

改变中国「医学影像AI」的12大顶级实验室

谢国彤是人工智能领域的知名科学家,曾参与国际开源组织和国际标准的制定工作,在加入平安之前,他在IBM中国研究院任职长达15年,担任IBM认知医疗研究总监及IBM全球研究院医疗信息战略联合领导人,曾将诸多研究成果转化为IBM解决方案。

目前,他已经累计在顶级国际会议及期刊上发表50多篇论文,获得40项专利、3项IBM杰出研究奖,并于2016年获得IBM最高奖“Best of IBM”。

推荐阅读:《平安首席医疗科学家谢国彤:两大基础平台与四大算法领域,详解金融巨头的医疗科技版图 | CCF-GAIR 2020

此外,平安还设有平安科技美国华盛顿DC研究院,吕乐博士是该院院长。

吕乐博士曾任NVIDIA资深研究经理、美国国立卫生研究院临床中心资深研究科学家、西门子美国研究院(Siemens Corporate Research)资深科学家、美国约翰霍普金斯大学计算机科学哲学博士。

改变中国「医学影像AI」的12大顶级实验室

他的研究致力于改进现代医学图像理解和语义分析,以推动预防性医学、精准医学、癌症影像诊断治疗以及医疗大数据等领域的革命性临床工作流程实践。

到目前为止,他共发表了科研论文130余篇、美国/PCT 专利26项,并获得了 NIH 多项科研临床贡献奖励、MICCAI 5年最有影响力论文奖和RSNA 2016/2018 年杰出论文奖。他曾多次担任CVPR、MICCAI、 WACV和ICIP领域主席。

2020年11月,吕乐博士当选IEEE Fellow。

结语

2020年,在国家出台的“十四五”规划中,人工智能被列举为优先发展的五大领域之首。

现如今,以学术领军人物为核心的AI实验室,已经成为各个科研院所、互联网巨头布局医学影像AI战略的重要抓手。在这些实验室和研究人员幕后的默默耕耘下,AI也已成为医学影像最富变革力的领域之一。

期待更多的中国学者,能够在这个舞台上,带来更多世界级的成果。雷锋网雷锋网(公众号:雷锋网)

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