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引领超声影像技术无极探索,迈瑞医疗的AI之路正结出累累硕果

作者: 陈鹏 2023-11-16 08:00

近年来,医疗AI的发展日新月异,并陆续在辅助诊断、个性化诊疗、药物研发、疾病预测、临床决策支持、流程自动化和患者管理等领域提供助力。尤其在基于医学影像的辅助诊断领域,AI已然成为医生阅读DR、CT、MRI等静态图像必不可少的助力工具。


相比上述影像设备,超声具有更广泛的应用场景和高得多的普及度,但与AI在CT、MRI乃至DR影像上的进展相比,“超声+AI”显然有着巨大的进步空间,也被公认为是“影像+AI”尚待发掘的“蓝海”。超声行业也一直潜心研发,希望将AI与超声更好地结合。这种努力在最近终于取得突破——在近日于海口举办的“中华医学会第二十三次全国超声医学学术会议”上,国产医疗器械龙头迈瑞医疗发布了国产超高端解决方案——超高端超声系统昆仑Resona A20(下文简称:超高端A20),取得多项突破性进展,将“超声+AI”提升到一个全新的阶段。


超声影像一大步

无极声学智慧平台首次实现自适应波束合成在超声影像的产品化

超声设备自从1965年问世以来已经历3次技术革命,从灰阶成像进化到彩色多普勒,再到如今的超声造影,其清晰度和智能化程度越来越高。在多学科联合诊疗的大背景下,超声影像越来越贴近临床,并与外科、内科等临床科室有机结合,被誉为临床医生的“视诊器”。


如今,超声设备在功能成像、诊疗结合和人工智能上陆续实现突破,正处在迈向新一轮技术突破的前夕。作为超声行业的领头羊,迈瑞医疗对于超声的技术发展有着深刻的洞察。这种洞察在超高端A20历经8年时间的研发中沉淀下来,在多个领域实现了重大突破。


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迈瑞医疗超高端超声系统昆仑Resona A20


无极声学智慧平台(下文简称:无极平台)是超高端A20的核心技术平台,在声电数据、成像算法和系统算力三个超声设备基础结构上都实现了重大突破。


在声电数据的获取上,无极平台引入了全新的AFM矩能探头和FreeWave发射接收技术。这些技术全面提升了声电数据信号质量,为无极平台提供了强大的驱动力。

高质量声电数据的获取一直是超声设备进化的基础,但如何有效利用这些数据,并进一步与临床结合,则需要智能成像算法和系统算力方面的突破。在算法和算力的进展上,无极平台的进展更为值得一提。


尤其在算法上,迈瑞医疗引入了FreeBeam自适应波束合成技术,以自适应的智能算法解决了传统波束合成难以同步优化主瓣和旁瓣的桎梏,可在实现波束主瓣强化、提升空间分辨率的同时抑制旁瓣。这使其不仅可以提高图像分辨率,还可以多种成像方式增强成像。


实际上,自适应波束合成算法早已存在,以往未获青睐的主要原因在于算法复杂,所需算力太过离谱。常规算法仅需0.2TFLOPS(万亿次浮点运算/秒)左右的算力,而自适应波束合成算法所需算力则比常规算法高出了40000多倍!即使使用业界最强算力的GPU也远远无法满足其需求;通过多卡并联或者采用更为先进的加速卡或可满足需求,但其成本与功耗将难以控制。毫无疑问,这种算法在商业上是不可行的!


为了解决这一问题,无极平台采用了软硬同步双管齐下的方法——通过软件层面对智能自适应波束合成算法进行巧妙重构以及硬件层面搭建超并行运算架构,从而使得无极平台首次实现了自适应波束合成在超声影像的产品化!继ZST+域光平台平台基础上,再一次引领行业超声波束合成技术向前迈进一代。


这一重大突破使此次发布的超高端A20不仅对于迈瑞医疗来说是具有里程碑意义的产品。同时,这一技术平台进化还能为超声临床学术研究提供大量的创新影像工具,并将以此助力临床学科发展和公立医院高质量发展。

 

厚积薄发,迈瑞的AI之路正越走越宽

迈瑞医疗在超声AI上取得的突破性进展并非一夜得来,而是其在AI影像多年积累的厚积薄发。从2009年开始,迈瑞医疗就开始探索并尝试将AI与其医学影像、体外诊断和生命信息与支持三大产线相结合,并在多个应用场景上取得了令人瞩目的成果。


在医学影像的超声领域,除了本次发布的超高端A20,迈瑞医疗早已在超声智能化领域深耕多年,目前无论是在临床应用的覆盖广度还是技术功能的性能表现上都达到了业界领先水平,引领着超声智能化领域的发展。


从2009年DC7数字彩超系统中首次实现产科自动测量功能Smart OB开始,陆续在妇产、放射和心血管领域推出了40多项超声智能化技术,其中包括Smart Planes CNS、Smart Pelvic等临床价值高、市场口碑好的特色功能。


此外,在新兴的床旁超声领域,TE10/20系列超声上引入AI,推出了心脏结构自动识别Smart EchoVue。该功能是中国首个获得NMPA注册证的超声AI实时切面识别类功能,不仅可以提升心脏超声检查的效率和质控水平,还可以帮助初学者快速掌握心脏超声标准切面的扫查技巧。


在AI辅助诊断领域,迈瑞也正在开展超声乳腺病灶智能辅助诊断技术的注册工作,该技术不仅对单一病灶能够自动定位并进行包络,还能够结合图像处理和模式识别技术,对识别的病灶进行自动的BI-RADS特征识别与分级,从而达到帮助医生进行辅助诊疗的效果。


在体外诊断领域迈瑞医疗利用AI的案例同样经典。早在2013年,迈瑞医疗就与腾讯合作,探索AI与医疗器械的结合。十年磨一剑,两家各自领域巨头的合作终于结出硕果——2022年,迈瑞医疗与腾讯共同研发的全自动细胞形态学分析仪(下文简称:阅片机)发布,利用AI清晰还原细胞立体结构和细节,大大提升阅片的准确率和整体效率,打破了进口垄断,填补了国内空白。


通过这次成功的合作,迈瑞医疗与腾讯的合作关系得以进一步夯实——9月8日,迈瑞医疗与腾讯健康在2023腾讯全球数字生态大会上达成战略合作,双方将在医疗器械产业数字化上全面合作,在重症领域和检验领域,探索医疗大模型的应用和落地。


生命信息与支持作为迈瑞医疗产线布局最成熟的业务,大部分产品都已引入AI。基于这种积累,在2022年工信部人工智能医疗器械揭榜项目中,迈瑞医疗的“重症智能呼吸机及其辅助决策系统”也成功入围。


AI主要在人机同步和智能氧控两个方面赋能该产品线。比如,SV系列呼吸机就已引入AI,这一名为智能人机同步技术的功能会根据多维度呼吸波形形态特征智能识别病人自主呼吸状态,自动配合病人呼吸节律进行通气,提高患者人机同步性。此外,NB系列新生儿呼吸机还搭载了智能氧控技术,能够自动监测患儿血氧状态,智能调节呼吸机输送氧浓度,保持患儿血氧在安全目标范围内。


基于全面的医疗器械产品线,迈瑞医疗还相继推出了“瑞影云++、迈瑞智检、瑞智联”三大智慧医疗解决方案(“三瑞”生态),分别对应其医学影像、体外诊断和生命信息与支持三大产线。


其中,“瑞影云++”专注影像互联,支持跨科室、跨院区、跨地域的远程指导、线上会诊、分院教学及多中心研究等工作,助力检查结果互认和精益化设备管理等迫切需要。“迈瑞智检实验室”立足于其丰富的医学检验产品体系,针对医院智慧检验提质增效、精益控本、均质发展的核心需求而成,整体服务检验科全阶段核心需求。“瑞智联”则打通医疗设备数据与诊疗执行,覆盖智能硬件、设备物联和数据互联,并链接临床自动化、智能决策支持、医疗设备管理等智能应用。


通过在三大产线和“三瑞”生态中强力引入AI赋能,迈瑞医疗正加速医疗器械智能化、信息化的研发迭代,打造国产医疗器械数字化升级标杆,进而拓展全球市场。

 

写在最后

如果问到医疗器械的未来趋势,AI融合必然是最为重要的趋势之一。AI医疗器械围绕医疗行业的核心痛点与需求,已经催生出大量的创新用途和场景,正在从提升医学器械供给能力、优化诊疗流程、创新医学手段等方面赋能医疗行业。


对于国产医疗器械行业来说,AI更是一次全新的机遇。我国高端医疗器械存在部分关键工艺受制于人、整机制造水平相对较低等问题,迫切需要利用包括AI在内的新一代信息通信技术实现产业的智能化数字化升级转型,加快产品的升级换代与性能提升,为医疗器械产业带来跨越式发展机遇。


作为国产医疗器械的代表,迈瑞医疗长期以来坚持以临床需求为导向,通过产学研医融合创新推动技术进步和产品迭代。面对AI技术带来的全新行业机遇,迈瑞医疗也积极牵手企业、医院等共同探索新技术应用,引领行业发展。从去年阅片机填补国内空白,再到如今超高端A20开启的第四次超声技术革命,迈瑞医疗的AI之路正越走越宽。

 

参考资料:

闻坤,《深圳特区报》:《迈瑞腾讯首次跨界牵手打造“医疗+AI”融合创新标杆——智能“阅片机”填补国内空白》

金喆,《每日经济新闻》:《迈瑞医疗研发副总裁李新胜:医疗是AI可落地的最佳领域,希望用大模型帮医生把更多精力用于临床》

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陈鹏

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