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联合IBM,安翰医疗胶囊机器人能否练就火眼金睛?

本文作者:谷磊 2017-04-21 17:51
导语:海量的影像数据很难通过人工阅读的方式快速诊断,而IBM的认知影像技术或可为破解此难题提供钥匙

雷锋网(公众号:雷锋网)4月20日消息,IBM与上海安翰医疗技术有限公司在北京举行战略签约发布仪式。双方共同宣布将在胶囊内窥镜医疗影像领域展开合作,旨在探索将IBM在认知影像领域的技术用于提升消化道疾病早期精准筛查的可行性。

联合IBM,安翰医疗胶囊机器人能否练就火眼金睛?

胶囊胃镜

中国是胃癌高发的国家,发病率位居全球首位。英国癌症研究中心(Cancer Research UK)的研究表明,四期胃癌的五年存活率仅为5%,而一期胃癌的这一数字则可超过80%(截止2011研究数据)。可见,胃癌的早期筛查对于治疗至关重要。

胃癌的早期表现非常不易察觉,一开始可能仅仅是胃粘膜的颜色发生了微小的变化。目前的CT、彩超等技术无法洞察到如此细小的变化,但如果使用电子胃镜(就是人们常说的胃镜)结合肉眼观察及病理学分析,医生就可以对早期胃癌、癌前病变做出准确判断。

虽然没有做过胃镜,但雷锋网编辑早有耳闻,这是一项很多人谈之色变的检查项目。因为是侵入式的检查,疼痛、恶心等感觉伴随整个检查过程,“口水流了一袋子”,“唾液腺被掏空” 等吐槽不绝于耳。这让胃有损伤,本应做胃镜检查的人望而却步。

终于,胶囊胃镜应运而生。上世纪80年代,世界上第一颗胶囊内镜的技术始于以色列国防部智能导弹上的遥控摄像装置。2001年,以色列的Given Imaging公司生产了名为M2A的胶囊式内窥镜,并应用至临床,在世界范围内引起了巨大的反响。

联合IBM,安翰医疗胶囊机器人能否练就火眼金睛?

但是由于胃腔巨大的容积,临床上使用被动式的胶囊内镜根本无法对胃部进行完整地观察。安翰医疗使用的技术是用体外控制的磁场对胶囊内镜进行主动控制,也就是所谓 “磁控胶囊胃镜(MCE)”。

据悉该检查系统由以下几部分组成:

  • 胶囊内窥镜

  • 体外磁控系统

  • 便携记录器

  • 一台进行实时显示和控制的电脑工作站

据安翰提供的相关技术参数,胶囊胃镜的大小为27×11.8mm,内含磁感应单元。开启工作后,以2张/秒的速度进行图像采集。胶囊胃镜中含有一颗CMOS图像传感器,摄像头的视角为140°±10%,景深为0-30mm。传感器的LED曝光时间和信号增益是根据胃内情况进行自动变焦和自动曝光补偿,以保证图片清晰可靠。体外磁控系统利用一个C型机械臂提供一个五个自由度的控制磁场:两个旋转自由度和三个平移自由度。胶囊胃镜有两种控制模式:手动模式或者系统自动控制模式。

MCE系统使用了体外系统提供的永磁场对胶囊胃镜进行控制,实现了非侵入式的胃部检查。2013年,MCE系统由中国食品药品监督管理总局批准上市。

目前面临的困难

中华医学会消化内镜学分会的廖专教授表示:

中国人的消化道问题是非常严峻的,尤其是食管、胃、结肠发病率很高,而且绝大多数是晚期病人,因为很多人不愿意做胃镜检查。日本要求40岁以上的人每两年需要做的一次胃镜,美国是50岁以上定期做胃镜,医保报销。中国也应该这样做,但是中国有14亿人,符合条件的人群至少有1亿。而目前每个消化科医生平均每年能做两千次胃镜,我们国家这方面的医生有两万六千人,资源和需求的差距是非常大的。

不仅如此,胶囊胃镜虽然解决了传统胃镜检查体验差的问题,但是做一次消化道的胃镜检查,会产生的大约两万幅影像,给医生带来了数据处理和实现精准化分析等新的挑战。

 廖专教授在发布会上告诉媒体:

医生一般看一个病人的片子需要半个小时左右,我一天看五六个已经很多了。

可以计算,一旦我国也普及定期胃镜检查,需要医生处理的胃镜影像数量将达到万亿级别,这些海量的影像数据很难通过人工阅读的方式快速诊断。所以安翰希望 IBM的认知影像技术能为其破解此难题提供钥匙。

练就火眼金睛?

关于本次IBM的认知影像技术与安翰医疗胶囊胃镜的结合,雷锋网认为廖专教授在现场的一个比喻比较贴切:

胶囊胃镜就像孙悟空一样有很多法力,一个是72变,把传统的插入式庞大的胃镜变成小小的内镜;第二个是筋斗云,医生已经可以控制胶囊胃镜在胃里的旋转平移了;第三个是火眼金睛,希望通过IBM的认知技术,帮助医生快速的阅片。

近年来,人工智能与医疗方面结合的进展突飞猛进,拿IBM来说,2006年 IBM 开始研发人工智能 Watson,并在2011年2月的《危险地带》智力抢答游戏中一战成名。2011年8月 Watson 开始应用于医疗,2012年 Watson Health通过了相当于美国执业医师资格评定标准的考试。在肿瘤治疗方面,Watson已收录了肿瘤学研究领域的42种医学期刊、临床试验的60多万条医疗证据和200万页文本资料,还能够在几秒之内筛选数十年癌症治疗历史中的150万份患者记录,包括病历和患者治疗结果,并为医生提供可供选择的循证治疗方案。到2016年初,IBM 正式宣布转型成为一家认知解决方案和云平台公司,并于同年8月将watson引入中国。

此次,IBM中国研究院与安翰的早期研究合作项目,旨在通过智能病灶检测技术帮助安翰处理每年产生的数十亿幅影像,提高疾病筛查的精准性和可行性。而对于IBM来说,IBM中国研究院院长沈晓卫对媒体表示:

IBM致力于在此领域(影像认知)继续深耕,帮助应对大数据时代医生正面临的医学影像‘信息爆炸’的问题,并加强人工智能技术在医疗决策链中的应用。IBM的目标是通过提供认知医疗技术为科研和临床医生提供更高效、更精准的医疗决策支持,为大众提供更科学有效的个性化健康管理方案。我们也将积极与合作伙伴协作创新,探索用先进的人工智能技术创造精准医疗新的可能性。

关于本次战略合作的意义,安翰医疗董事长吉朋松表示:

IBM在影像认知分析的技术与安翰智能胶囊内窥镜机器人影像诊断平台的结合探索,旨在帮助医生在消化道领域更快捷、准确地做出诊断。如成功或可为医疗资源紧缺的基层医院、社区医院等提供‘医学专业技术+信息科技智能辅助诊断’,开启精准医疗新时代。

关于医疗数据的保存问题,IBM中国研究院认知医疗研究总监谢国彤在会后告诉雷锋网,本次和安翰医疗的合作为IBM将认知技术输出,数据将留在安翰,并不会接入watson。

参考资料:

Liao Z, Hou X, Lin-Hu E-Q, Sheng J-Q, Ge Z-Z, Jiang B, Hou X-H, Liu J-Y, Li Z, Zhao X-J, Li N, Gao Y-J, Zhang Y, Zhou J-Q, Wang X-Y, Liu J, Xie X-P, Yang C-M, Liu H-L, Sun X-T, Zou W-B, Li Z-S, Accuracy of Magnetically Controlled Capsule Endoscopy, Compared With Conventional Gastroscopy, in Detection of Gastric Diseases, Clinical Gastroenterology and Hepatology (2016), doi: 10.1016/j.cgh.2016.05.013. 

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