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连心医疗与平安智慧医疗AskBob医生联合发力 “AI+精准放疗” 普惠肿瘤患者

作者:动脉网 2021-04-06 08:00

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一直以来,我国的放疗市场都由进口企业主导,国际放疗设备厂家占据了我国90%的市场,同时,它们也主导着放疗技术的发展。近年来,随着人工智能、大数据等技术不断融入放疗技术中,智能化成为放疗治疗一大发展趋势。智能化趋势也为我国企业提供了弯道超车的机会,在智能放疗技术研究中,诞生了一批本土的头部企业。它们通过放疗领域的效率提升、精准度提升、流程创新重新定义了放疗治疗标准。


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连心智能放疗云整体解决方案


连心医疗就是其中的代表,连心医疗覆盖国内80多家医院,每周服务超过8000人,是国内智能放疗领域的头部企业。在推动智能放疗发展过程中,连心医疗与平安智慧医疗旗下的精准医疗“最强大脑”AskBob达成合作,连心医疗基于云的智能放疗解决方案中将搭载AskBob医生覆盖头颈部,食道到胸部癌症中80+危及器官、食道癌GTV,胸部12个淋巴站的放疗自动勾画产品,为国内医生带来精度媲美国际、国内权威放疗专家的智能放疗解决方案,提升放疗中勾画的质量和一致性。通过极大的缩短勾画时间,提升诊疗效率,真正的做到让患者受惠。


放疗市场快速扩容,AI提升放疗一致性


如今,放疗已在癌症治疗中扮演越来越重要的角色:据WHO统计,约45%的肿瘤可治愈,治愈的肿瘤中约40%是由放疗治愈,约70%的肿瘤患者在不同阶段需要接受放疗。目前,在欧美国家,癌症放射治疗的应用率已经达到60-70%,但这一比例在中国还不到30%,还有很大的开发空间。


随着国内庞大的患癌人群不断增长,国内的放疗市场正在快速扩容,我国放疗市场与发达国家的差距正在被填补。我国的放疗市场也迎来了市场放量和智能化升级的双重机遇。


市场扩容的趋势可以从数据中得到直观反映,根据《2019 年中国大陆地区放疗人员和设备基本情况调查研究》中的数据,2019年中国大陆地区放疗单位的总床数为97836,包括部分肿瘤科的床位,年治疗人次1259602。较2015年调查结果(床位数102171,年治疗人数919339)床位数减少4.2%,而治疗人次增加37.0%。放疗常见病种前15位排名:肺癌、食管癌、乳腺癌、宫颈癌、直肠癌、鼻咽癌、脑转移瘤、骨转移瘤、胃癌、中枢神经系统、喉癌、肝癌、口腔癌、下咽癌和口咽癌。


人工智能、大数据等智能化技术的出现则是加速了市场扩容的进程。


放疗其实是一种很成熟的技术,但其难点在于如何准确地知道肿瘤与正常组织的边界在哪里,降低放疗治疗过程中射线对正常组织的影响。另一个难点是肿瘤治疗是一个动态的过程,其大小,形状,与其它器官的位置等在治疗的过程中会产生变化。


在临床中,为了解决这两大难点,确保放疗质量,放疗医生需要花费数小时进行靶区及危及器官勾画,设计剂量处方和靶区范围。靶区工作和治疗方案设计这两项工作占据了大量医生的时间和精力。在放疗靶区勾画中,放疗科医生每天50%的任务就是勾画靶区,肿瘤的解剖结构很复杂,在勾画靶区的同时还需要把周围的危及器官勾画出来。另外,医生还需要根据解剖结构形成空间想象的能力、提前预判病灶的转移途径。


应用了人工智能技术的智能放疗计划系统,可以实现自动化的靶区勾画、放疗方案制定和质量控制,保证高质量的放疗治疗效果,并将医生从大量枯燥费时的工作中解放。虽然智能化已经是放疗技术发展的一大趋势。但是目前放疗的治疗方案多是基于某个人群、某个医院的方案,不够精准、精细和全面。如何让智能放疗更加精准,更加高效一直是智能放疗想要突破的方向。


连心医疗选择平安智慧医疗AskBob医生的自动靶区勾画产品,则是因为AskBob医生实现了靶区自动勾画产品精度再上一台阶,在临床大范围应用中,能够提升放疗治疗标准和一致性。以鼻咽癌为例,鼻咽癌是靶区勾画中难度很大的病种。浙江大学医学院附属第一医院肿瘤放射治疗科的副主任医师叶香华曾在演讲中说道:“鼻咽部的解剖结构特别复杂,初级医生反复记忆五六遍可能都不够,一两年的时间才能非常的熟悉。一个鼻咽癌的患者,没有花3到5个小时做出来的计划,我们都拿不出手。”


技术赋能平安智慧医疗AskBob医生的平安医疗科技研究院,开发了在放疗中从头颈癌(适用于口咽癌,鼻咽癌,下咽癌,口腔癌,喉癌,脑转移癌等)到胸部癌症(适用于肺癌,食道癌)的46+35个危及器官的自动勾画模型,打造成为目前世界上危及器官自动勾画相对全面、精确的模型和产品。在食道癌放疗上,开发了精准的癌肿瘤靶区勾画模型。在胸部淋巴站勾画上,实现了前所未有的胸部12个淋巴站的精准自动勾画模型。相关放疗AI模型工作发表在MICCAI 2019/2020 (4篇入选论文全部是比较难的early accept文章), IEEE CVPR 2020, Medical Image Analysis 2021(入选MICCAI 2019最佳论文候选), SNMMI 2020,RSNA 2020等顶级人工智能,医学影像和临床医学年会和期刊上10余篇。在这些非常有竞争性的会议上,以不可思议的100%录取率体现了工作的质量、创新的先进性以及在同行审评中被技术和临床评委们的一致接受程度。


平安智慧医疗AskBob医生的医学影像研发团队是一支地处美中两岸三地由行业精英组成的团队,在各个人工智能、计算机视觉、医学影像的国际顶会上均有所建树。其华盛顿研究院在MICCAI 2019、2020上连续两年获得了最佳论文的候选。食道癌GTV肿瘤靶区勾画工作在MICCAI 2019上作为五个工业界的MICCAI大会口头报告之一,最佳论文候选的扩展版也发表在顶级医学影像国际期刊Medical Image Analysis 2021上。华盛顿研究院在2019-2021期间共发表MICCAI 15篇,ECCV/CVPR/AAAI/IPMI上10篇;其中在三大国际计算机视觉会议ECCV2020的一共23篇生物和医学影像论文中占了4篇,接近世界的20%;在刚刚发布结果的CVPR 2021上也以75%的接受率发表了3篇医学影像论文(其中两篇是解决癌症的诊疗核心问题);充分显示了团队世界领先的医疗科技创新能力和成果。另外发表包括Nature Communications, Clinical Cancer Research, Medical Image Analysis和IEEE Trans Medical Imaging在内的顶级期刊10余篇。在RSNA/EULAR/AASLD/ACR Convergence/SNMMI/SABI等多个临床科室的顶级专业年会上发表20篇peer-reviewed临床摘要,其中14篇为大会口头报告,并提交29项美国专利。在2016年至2020年的5年中,其团队成员有4年获得了RSNA(北美放射学年会,是全球权威的放射学年会)临床大数据类别的最佳论文奖。在国际上取得了非常显著的学术声誉和临床声誉。在精准癌症医疗影像的全流程AI解决方案上,从癌症筛查到精准诊断,到治疗方案和病人预后,以及治疗响应测量管理,平安智慧医疗Askbob医生跻身世界领先地位。


2222.png3333.png 从上至下分别为平安智慧医疗AskBob医生提供的(1)食管癌GTV、CTV靶区勾画;(2)头颈癌危及器官分割(46个危及器官),适用于口咽、鼻咽、下咽、口腔、喉、脑转移癌等;(3)胸部解剖结构分割(35个器官/组织);(4)胸部肿瘤12个淋巴站分割。


目前,平安智慧医疗AskBob医生还与台湾长庚医院,浙大一附院等4家医院提供数据(共7家医院的医生参与,浙大一附院叶香华副主任医师第一作者)开展多中心跨中心的临床试验,完成了非常有挑战性的食道癌GTV肿瘤靶区勾画的多中心临床验证,无论是内部独立验证集,还是外部多中心验证集,GTV自动勾画结果中接近90%的病人不需要医生额外修改,或者只需要很少量的修改。食道癌肿瘤可能multi-focal分布于食管的上下任何一个位置或者多个位置,和周围的软组织在放疗RTCT下,对比度比较低。(1)定量验证中,平安智慧医疗AskBob平台提供的食道癌GTV(肿瘤总体积)肿瘤靶区自动勾画只需要30秒即可完成自动勾画,基于RTCT和基于RTCT+PET的自动勾画模型均达到了放疗二线资深临床医生勾画变化以内的精度(对应81% and 83% Dice scores)。(2)训练数据是A中心,临床验证时采用跨中心的B,C,D的三家其他医院共355个新病人,其中88%的验证集病人(312/355)AI自动勾画的食道癌GTV肿瘤靶区,食道癌专科二线放疗肿瘤医生认为可以直接接受或者仅需非常少量的修改。(3)专科2线放疗肿瘤医生可以在AI靶区勾画的结果上修改,可以缩短时间48%,从10分钟到5分钟左右完成,总体精度比以前只是专科食道癌二线放疗肿瘤医生勾画的结果,还要更高。(4)如果是国外场景,这些数字定量指标,尤其在省时增效上会更显著。

基于云解决方案,推动AI放疗下沉基层


AI与放疗的融合重新定义了放疗治疗的流程,但智能放疗解决方案想要发挥更大的价值,不应该停留在少数顶尖医院或实验室,而是落地到广大的医院中去。


让放疗AI进入医院,辐射更广的范围,这也是平安智慧医疗AskBob医生选择连心医疗作为合作伙伴的原因。选择连心医疗,平安智慧医疗看中连心医疗在智能放疗领域积淀的实力和其基于云覆盖放疗全流程的智能解决方案。


连心医疗在AI放疗领域深耕多年,是国内最早把人工智能技术应用于肿瘤放射治疗领域的一家科技公司,连心医疗自主研发的基于云的智能放疗云解决方案,提供基于人工智能的器官自动勾画、靶区勾画、自适应放疗计划、放疗质控等技术工具和云服务平台,为广大放疗医生和物理师群体用户专业远程协作和放疗运营网络服务。


此外,连心医疗一直致力于提供基于云的解决方案。连心医疗通过混合云的方式进入医院,拥有完整的数据加密、分布式存储和运算、移动端交互的完整技术和方案。


基于云的解决方案可以实现广覆盖,同时落地三甲医院和基层医院。连心医疗采用SaaS的模式,免去了软件下载安装以及大量病人数据的存储,可以实现移动办公、远程勾画和远程协作,优化放疗专家空间和时间,提高工作效率并降低放疗单位运维成本,同时应用云技术来实现远程勾画也减少接触和人员聚集的问题。


基于云的解决方案有助于放疗AI下沉到基层,在我国,肿瘤治疗常规治疗技术有放疗、化疗和手术治疗,而全国县级医院中仅7%的医院有放射治疗科。连心医疗基于云的解决方案可以借助互联网协作的手段,让大型三甲医院的医生能够为地、市级医院提供优质的治疗方案和建议,以及远程医疗质量控制的相关技术支持,让大型三甲医院提高自身效率的同时,能够将其能力辐射到更大的范围。


放疗相关人才包括放射治疗医生、医学物理师(放疗物理师)的短缺也是阻碍我国基层放疗技术发展的重要原因。连心医疗与平安智慧医疗合作,将AskBob医生强大的AI放疗自动勾画系统置于连心医疗覆盖放疗全流程的解决方案中,可以为医院提供精准的全流程智能放疗解决方案;基于人工智能技术可以自动地完成靶区勾画、自动制作放疗计划,并自动完成设备的质量验证;在放疗的全流程为医生和物理师提供质量验证,让有限的放疗医生和物理师资源可以挽救更多病人;让AI+放疗在更多医院落地,让覆盖全周期、全场景的智能放疗服务能够触达到更多的患者。


平安医疗科技研究院吕乐教授表示:“通过和连心医疗以及已有的各个医院系统的系统部署,能够将我们和顶端医生,医院一起肩并肩磨练打造的,世界上最领先的临床医疗AI技术大众化、普及化。在医生的诊断和治疗流程中发光发热,显著提升癌症精准放疗中,肿瘤靶区和危及器官勾画的质量,准确性和一致性。通过极大的缩短勾画时间,提升诊疗效率,优化病人预后,真正的做到让广大患者们受惠。”

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