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醫療器械+人工智慧,新風口來了?

發佈時間:2020-05-12 13:10:03  |  來源:解放日報  |  作者:   |  責任編輯:董悅

◆火神山醫院正在安裝AI醫療設備。深睿醫療提供

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,我們的技術水準長期以來並不佔優勢,並且高度依賴進口。但如今,在人工智慧應用上,經歷了疫情的“大練兵”後,智慧影像診斷、遠端醫療等,讓中國積累了更多自己獨有的經驗。

未來,醫療器械+人工智慧,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,中國醫療器械水準發展嚴重不足,全球500強巨頭企業不願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常互相流動。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,複製國外産品也能活得很好。中國市場足夠大,只要産品便宜、品質不差,企業就能分到一杯羹。

然而,擁有複製能力,卻未必掌握了核心技術。比如對呼吸機來説,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後,又會慢慢減少出氣量,讓病人的自主呼吸漸漸恢復。如果一台呼吸機,只知道不斷給病人加氣,那後果不堪設想。

“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。”吳東解釋,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。她説,最怕的是複製國外的設備,卻不理解為什麼這樣設計,複製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複製下來”。

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。康輝是國內知名的骨科企業,“但研發動力依然不足,還是以複製國外産品居多。”吳東説。

醫療器械産品差異極大,既包括止血海綿,也包括醫用磁共振成像等大型設備。基礎領域涉及電子技術、電腦技術、感測器技術、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準影響。美國、歐洲、日本由於發達的工業基礎,長期處於世界領先位置。

多年來,我國高端市場幾乎被跨國公司佔據,國內企業主要生産中低端、具有價格優勢的産品,如中小型器械及耗材,僅有部分産品如監護儀、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”。尤其是遠端問診、人工智慧、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。第一次聽説數字醫療,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,比如一台CT機,在普通人眼裏只是一個大硬體,但它的後臺,其實有40種以上的操作軟體,每一個軟體都意味著一項技術。CT機的購買成本中,軟體佔了一半。如果軟體可以放在雲端,供更多人免費下載使用,那麼採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”説,機器本身品質不錯,就是軟體操作起來非常麻煩,一點兒都不人性化。這些醫療軟體需要受過訓練的專業醫生才能操作。但其實,軟體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、智慧化、網際網路等技術,最終走向遠端診斷、無人操作、人工智慧的開發方向,似乎水到渠成。

“醫療器械向數字化、智慧化轉型是大勢所趨。”喬昕説,於是3年前,他毅然從世界500強醫療企業的高管崗位辭職,4個合夥人一起成立了深睿醫療。

3年中,深睿醫療研製出了單器官多病種全肺AI産品,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輔助診斷産品,可對五大類30余種徵象進行檢出診斷。僅針對肺炎疾病一類,就有約14種徵象識別,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症相關。疫情期間,這款AI産品在對新冠肺炎相似徵象進行強化後,直接在武漢疫情中有了用武之地。比如説,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,病灶佔全肺體積的72%,這一次檢查佔比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,深睿醫療先後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。

那麼,這套AI系統是如何研發出來的呢?

用大數據進行“培訓”。設計者本身並不一定需要過硬的醫學知識。簡單來説,先找醫生,對每一個肺部影像進行讀片,並標注上相關疾病,再把影像—標注數據輸入電腦。當數據達到一定規模後,電腦可以根據這些大數據“深度學習”,不斷自我優化。數據量越大,電腦學習時間越長,判斷結果也就越準。如今的人工智慧讀片準確率可以在98%以上,已經高於醫生的平均水準。

兩大優勢得天獨厚

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

其一,中國有大量的數據樣本。電腦需要大批數據,不斷訓練演算法,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用於數據標注。”一位研發人員解釋。比如,一個影像中的相關徵象,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,遠端和人工智慧診斷在我國有大量需求。

對有些國家來説,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,生怕人工智慧會威脅自己的地位和收入,所以國外的研發動力實際上並不足。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慧醫療設備。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+人工智慧,中國確實具有彎道超車的條件。”喬昕説。

從大局來看,中國目前的醫療場景中,醫藥佔據較大比例,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+人工智慧領域的皇冠。它並不是外行以為的一種産品而已,它本身就是各種高新技術整合的一個大平臺,涉及機械臂技術、光學技術、感測器技術、手術微創技術、網際網路技術、人工智慧技術等各種複雜的系統,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,其高管曾經這樣説過:“做手術機器人,就像做大飛機。”由此可見其難度和複雜程度。

“此前,很多人以為只有超大型企業才有足夠的資金與資源,願意投入做這類具有複雜系統的産品研發,其實從最近的20年全球科技革命歷史看,原動力來源於快速成長的超級創新企業。”高毅説,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位相機的故事,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産業革命,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。它幾經破産邊緣掙扎求存,花了10年時間,終於把産品推向市場,在醫療機器人領域獨佔鰲頭。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。她説,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,看産業鏈的集中程度。上海的汽車製造業更加成熟,機器人、自動臂等汽車産業發展優勢明顯。汽車工業造就了大批機械工程師、系統工程師、電子工程師、軟體工程師,他們恰恰是醫療器械需要的專業人才。

第三,看醫療産業資源。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,出自深圳恐怕並非偶然。在電子軟體上,深圳已經形成一套成熟的供應鏈體系,電子零部件生産環境相對成熟。相比而言,上海有一個明顯問題需要克服:對製造業來説,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,但在深圳生産。

“上海克服成本難題,可以從長三角一體化入手。”吳東説,上海主抓研發設計,由浙江、江蘇等承擔製造業的生産環節。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,企業可以在上海佈局研發總部、臨床中心和核心部件整合地,在長三角其他城市佈局電子、軟體系統,規模化建廠,形成一個長三角産學研體系。

醫療器械本質上還是製造業,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。

上海

建一座創新的生態叢林

臨床資源和科研資源上,上海具備優勢。不過投資人也有自己對一座城市的考量。

高毅認為,“新團隊可以直接國際化”。如果在上海設立研發中心,未來應該涵蓋全球網路,把手伸出去,在海外一起佈局。尤其是當下,引進國外技術有很高的壁壘,但是國際化團隊則無須地理空間上的引進,可以直接在當地轉換成果,面向全球市場共同開發,推出産品。如此也能用足上海的國際化優勢。

值得上海重點思考的是,如何真正形成醫療産業鏈。今天企業在你這裡落戶,明天別家有更優惠的政策,它很容易就跑了。真正能讓醫療企業落地生根、不願再走的唯一理由是:這片區域有完整、成熟的産業鏈體系,上下游廠家高度集中,在這裡,企業能便捷高效地找到各種合作夥伴。製造業不是單獨一家企業的事,需要産業鏈上下游的技術協同。比如説人才政策,不僅僅針對重點企業本身,相關的上下游企業是否也需要同步扶持?

簡言之,上海需要建立起一個創新的生態叢林,重點行業、重點企業都能在這裡找到自己的生態體系。而政府就像一個超長期的戰略投資人,保持耐性,孵化産業慢慢生長,激發創新活力,這樣與引進幾家醫療企業相比,難度更大,但價值無可估量。

也有企業認為,技術成功並不代表商業成功。醫療器械前期推廣時幾乎不計成本,比如深睿醫療,捐贈給武漢的機器每台價值80萬元。如今,大家看到了新技術的價值,而下一步是如何在市場立足,這需要政府更多的扶持。

實際上,上海對醫療企業的扶持程度已經很高,走在全國前列。深睿醫療在上海徐匯區的産業園設立分部近2年,與上海的相關部門、高校研究所、各大醫院都建立了深度合作,也是上海人工智慧大會的參與者、醫療板塊分論壇的協辦者。上海有關部門還為企業做了各種項目申報、推廣,正因如此,“我們打算下一步把更多工作重心轉移到上海。”喬昕説。

但是,幾乎所有採訪對象都共同提及,上海對小微企業——即便是高科技型小微企業,扶持和重視程度依然不夠。醫療器械企業研發總部達到300人以上,行業內已經算規模不小,但仍然無法和網際網路巨頭、跨國企業相比。當醫療企業已經拿到了國家科技部的課題、國家自然基金的專項,在科技口對企業研發實力比較認同的情況下,産品真正落地時、推廣應用時、探索商業模式時,創新扶持資源最終還是朝大企業傾斜。

此外,還有一種誤解,大家總以為醫療領域的研發是一個口子的事。但其中的兩個分支:藥物研發與器械研發,是差別巨大的兩類,所需的專業知識截然不同。前者偏重生物、化學,後者更偏重製造業、IT、大數據、人工智慧。

而目前,國內醫療領域相關的政策,幾乎都把醫藥和器械放在一塊兒,作為一個對象統籌。此前不少行業內人士都在呼籲,這樣共用政策帶來諸多不便。醫療設備、人工智慧這類高科技領域,上海可以更多參與標準制定、産業政策制定。

歸根結底,醫療機器人的作用不是替代資深名醫。在中國人口老齡化、醫療資源分佈不均、病人基數龐大的情況下,機器人的價值是提供更加安全、穩定的醫療服務保障,它也是解決這一社會難題的利器,乃至可以提升國家整體的科技實力。

“國際同行認為,未來系統級醫療機器人的機會就在中國。因為我們這方面還是零起步,沒有核心技術。”高毅説,全球醫療器械巨頭們未來幾年恐怕都會瞄準中國市場推出産品。而上海,建立全國乃至全球的醫療機器人中心,現在就得抓緊自己的機會。本報首席記者 龔丹韻


 
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