人工智能在医疗保健行业中的应用
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在所有受益于人工智能的行业中,医疗保健可以说是一个最重要和最相关的行业。
最近加快的COVID-19疫苗开发工作只是人工智能驱动的医疗创新对人类健康福祉至关重要的一个例子。也就是说,药物发现只是人工智能改变的医疗行业的其中一个领域。
人工智能在当今医疗保健行业的应用根据调研机构最近发布的一份调查报告,2021年医疗人工智能和认知计算的市场收入为67亿美元,复合年增长率为40%,2015年只有8.11亿美元。
一些快速增长的领域包括人工智能在医学影像诊断中的应用、用于优化医院工作流程和增强医疗服务的基于人工智能的解决方案,以及用于减少患者治疗时间、复杂性和成本的用例。
人工智能应用在医疗保健领域的5个例子:
(1)用于加速药物发现的人工智能疫苗研究人员对新冠疫情的快速反应得到了人工智能技术的帮助。
人工智能算法有助于在加速发现新分子组合、追踪毒性潜力、识别活性机制以及其他药物发现应用方面开辟新天地。
有趣的是,在Moderna公司的案例中,人工智能帮助加快了冠状病毒疫苗的开发,并使企业的其他关键系统和流程实现自动化。
(2)人工智能支持的医学影像分析及时、准确地评估患者的病情对于有效治疗和康复至关重要。
为此,人工智能在案件分类或确定案件紧急或非紧急情况方面取得了重大进展。例如,放射科医生和心脏病专家正在使用基于人工智能的解决方案来自动审查图像和扫描。这使他们能够快速识别关键见解,并确定紧急情况的优先级。
人工智能辅助诊断成像被广泛认为是人工智能在医疗保健领域最有前途的临床应用之一。
(3)人工智能使医药成本降低在新冠疫情等危机中,紧迫性使药物开发的速度成为高度关注的问题。
在正常情况下,药物研究和发现预算大量分配给与实验相关的活动和过程。通过使用人工智能技术(例如卷积神经网络)可以自动预测复杂过程,包括分子与蛋白质的结合。由于支持人工智能的解决方案可以比研究人员团队自己更快地分析来自大量实验测量的提示和信号,因此可以在更短的时间内确定安全有效的候选药物,并显著降低成本。
其他创新作为降低成本的措施提高了长期功效。例如,数字药丸等解决方案将个性化、基于人工智能的工具与标准药物处方相结合,以提高患者对药物的反应、增加依从性,并改善慢性药物摄入的管理。
(4)基于人工智能的心理健康治疗大量适用于iOS和Android的人工智能应用程序可用于管理和增强用户的心理健康。
尽管非常流行,但这些解决方案大多具有消费级质量,仅限于移动设备使用。最近,像Kernel这样的公司出现了医疗级软件/硬件解决方案,这些解决方案使用人工智能/机器学习来量化和理解人脑,以进行更准确的心理健康评估和治疗。
谷歌公司的DeepMindHealth还开发了一项技术,将机器学习与系统神经科学相结合,以构建模仿人脑的神经网络。谷歌公司还与临床医生、研究人员和患者合作,旨在将其人工智能技术应用于解决现实世界的医疗问题。
(5)人工智能更准确地诊断癌症癌症是导致人类死亡的一个主要原因,很多与肿瘤学相关的人工智能解决方案正在帮助研究人员应对诊断和治疗疾病的多方面、复杂的挑战。
PathAI等公司开发了基于机器学习的解决方案,以帮助病理学家做出更准确的诊断,并开发用于高度个性化癌症治疗的有效方法。
人工智能支持的乳腺癌筛查是另一个活跃的医疗保健领域,它将先进的计算机成像与机器学习支持的可疑特征检测以及恶性肿瘤可能性预测相结合。例如,荷兰ScreenpointMedical公司表示,其用于评估乳腺癌X光片的人工智能系统可以比乳腺癌X光放射科医生提供更好的诊断。
人工智能医疗保健解决方案提供商也在分子水平上对抗癌症。例如,德国生物技术开发商Evotec公司最近与人工智能药物发现商Exscientia公司合作,将人工智能技术应用于小分子药物发现。这两家公司宣布开始一项新型抗癌分子的一期临床试验。
人工智能对于医疗保健行业有什么影响
人工智能医疗公司的首席执行官对于人工智能在医学上的应用,如何购买人工智能解决方案,以及人工智能在医疗领域的未来发展进行了阐述。
在人工智能应用的许多例子中,医疗保健领域的人工智能显然是行业领先者之一。人工智能将以多种方式重塑医疗保健行业,其影响将会在未来几年内显著增加。
为了阐明这一重大转变,总部位于康涅狄格州的人工智能医疗保健厂商InveniAI公司的创始人兼首席执行官KrishnanNandabalan博士对此进行了探讨。
他探讨的主题为:
在医疗保健行业中使用人工智能的关键方式。
如何为企业选择人工智能解决方案。
人工智能在医疗领域的未来发展。
医疗保健中的人工智能用例
Nandabalan表示,机器人辅助手术(特别是显微外科手术)是获得大量投资的主要领域之一。现在这是人工智能能力的自然延伸。当需要对大脑进行高精度的显微手术时,这可以更有效地使用机器人,但仍然需要有经验的外科医生的帮助,以确保安全。而在未来,将会拥有非常精密的机器来代替医生,而无需人工操作。
例如,帕金森氏症中的一些新疗法和深层大脑刺激就是使用这些技术来完成的。在医疗保健平台中应用人工智能的另一个有趣领域的是欺诈检测。因此,如果看到市场销售的一种新药物,可以立即让人工智能系统检测并确定它是否是真药,也可能是假药,但至少应该去研究它。
他说,“在短期内,人工智能的使用都是为了提高效率和减少错误。因此,并不是因为人们提出一个不理解的全新事物。这实际上是在使用人类的经验以减少错误,提高效率。希望最终会降低成本,因为其成本的增长方式是不可持续的。”
人工智能和机器学习
他表示,“当谈论人工智能和机器学习时,有很多人对此感到混淆。区分两者的一种非常简单的方法是:人工智能是要吸收现有的人类知识和经验,并将其本质转化为机器行为,使它们能够以自动化、快速、高效、廉价的方式使用。
机器学习是其中的一个子集,实际上是把所有当前的经验提供给机器的一组特定的算法。让它根据每天收集的数据来了解更多信息。尤其是在医疗保健领域,当医疗机构治疗慢性病的时候,这将是非常有用的。因此,在糖尿病、肥胖症、老年痴呆症,甚至其他心血管疾病的治疗方面似乎效果更好,但根据收集到的数据,还需要更多的学习。
所以,这就是人工智能成为这一学习过程中不可或缺的地方,如果想真正引进机器学习、深度学习、神经网络等技术,需要对每天收集的数据有着更深入的了解。”
关于选择人工智能解决方案的建议
Nandabalan表示,实际上在扫描和监视领域可以了解人工智能的应用情况。例如,医院是否正在使用这种设备?是否开始在临床试验中使用这种设备?有更多的病人需要它吗?因此,有些供应商专门提供用于糖尿病、睡眠障碍或运动障碍(如帕金森氏症)之类的人工智能算法,但这些公司可能不会开发像AppleiWatch这样的硬件。否则,他们会更加了解帮助患者的算法。
因此,如果是一家大型制药公司拥有专为某个治疗领域提供药品的特许经营权,那么就需要整个生态系统。不仅需要大型科技公司,规模较小的供应商也非常专业,因此也需要它们参与。此外还有一些生物技术初创公司,它们正在探索这些技术,并在开发过程中推动人工智能技术的应用。”
人工智能和增强智能
他表示,还有另一种人工智能的方式。它不是真正的人工智能,而是增强智能。这可以增强人类的体验或能力。而且由于周围世界日益实现数字化,人们可以使用智能手机做更多的事情,记录所有日常任务,并且无论何时何地都可以交流。现在不可避免的是,人工智能将渗透到医疗保健行业,这只是进化的一步。
他说,“我认为这是一种非常有效的方法,可以利用所有生成的、目前尚未使用的数据。”
责任编辑:ct
2023年中国医疗人工智能产业全景图谱
医疗人工智能产品多样化,下游需求旺盛
医疗人工智能产业上游主要是为行业提供基础技术支持的行业,如医疗数据挖掘、算法等,典型企业有碳云智能、连心医疗、大数医达。
下游主要为医疗人工智能技术的应用层,主要的应用场景有医学影像、虚拟助手、药物研发、健康管理、疾病风险预测、病历/文献分析,代表企业包括科大讯飞、华大基因、图玛深维、博奥生物等。
而在医疗人工智能技术行业,我国涌现出了一大批企业,这些企业开发出了针对医疗行业应用的各种医疗人工智能产品,如智能影像辅助诊疗系统、导诊机器人、语音电子病历等。
在下游需求方面,中国医疗行业长期存在优质医生资源分配不均,诊断误诊漏诊率教改,医疗费用成本过高,医生资源供需缺口大等问题。而在中国医疗改革逐步推进,分级诊疗逐步落地的过程中,这种问题更加突出。
除此之外,我国医疗资源分布严重不均等,三甲医院主要集中在北上广深和省会城市,集中了大量优质的医护资源,使得大量病患涌入这些城市。而大部分时间大医院因为收治大量常见病、多发病患者,造成看病难、看病贵,浪费了宝贵的医疗资源,使重症、急症患者难以得到及时救治。
在此背景下,人工智能将在各种场景的共同作用下,提高医疗服务水平,改善现有现状。根据统计,我国医院部署人工智能应用并成熟使用的占比不足50%,仍有近50%的医院并未尝试接入人工智能技术。
AI+医疗政策助推,促行业快速发展
近年来,国家发布多条全国性政策和医疗人工智能专项政策,充分体现国家层面上对AI+医疗领域的重视。2018年4月,国务院办公厅印发国家卫健委等部委研究起草的《关于促进“互联网+医疗健康”发展的意见》。《意见》释放出多重政策利好:1)承认“互联网医院”的合法性;2)支持处方外流;3)推进“互联网+”医保结算服务。
此外,医疗电子信息的“确权”研究工作正在进行;《意见》明确,到2020年,二级以上医院普遍提供分时段预约诊疗、智能导医分诊、候诊提醒、检验检查结果查询、诊间结算、移动支付等线上服务。
在国家政策及医疗各领域需求的推动下,我国医疗人工智能行业市场规模得到了快速扩容,2017-2019年的复合增长率达到了31.98%,由此可以看出行业潜力巨大。据中国电子学会统计数据显示,到2021年医疗人工智能行业市场规模将达到75.3亿元。
医疗人工智能各端核心应用价值明晰
医疗人工智能在患者端、亿元端和生态段均用较为广泛的应用场景,从不同角度对医疗人工智能核心应用价值进行分析,具体看:
①患者端:人工智能重塑就医体验利用人工智能技术,医疗服务可以突破医院的物理边界,以患者为中心,延伸到诊前、诊中、诊后的就医全流程。
②医院端:人工智能重构管理体系人工智能深入病人管理(电子病历)、药械管理(器械设备与药品智能化闭环管理)、病房管理(智能手术排班)、绩效管理(DRGs绩效)、后台管理(人力财税等智能后台综合管理)等方面,为医院管理体系带来整体升级重构。
③生态端:人工智能完善医疗服务生态在整个医疗服务体系中,医院处于核心位置,是各项信息数据汇聚与整合的中间枢纽,此外还有其他医疗服务机构、医疗健康产品提供方、支付方、监管方等。
企业产品布局呈分散趋势,主要集中在两大领域
自2011年Watson奠定其医疗的商业发展方向,已经有7个年头,这7年人工智能在世界范围内发展得风生水起,无数企业紧随潮流,深度学习算法也经过了多次换代,但浪潮过后,也有一大批企业应声倒闭。
现在,全球范围内幸存下来的企业已经逐渐在医疗人工智能领域组成头部阵营,深度学习过程下各企业都能为自己的AI产品报出一个准确高的数字,然而新时代已经不再是一个唯算法的时代,衡量AI好坏的也不再是一个数字或是人机大战的成果可以评判的,因此只有让人工智能技术在医院得到广泛应用才能长久存活下去。
目前,国内AI医疗产业的争夺聚焦于落地环节。从市场上活跃的医疗人工智能企业看,产品主要布局在医学影像、病历/文献分析、健康管理、医院管理、虚拟助手等10大领域。
从这108家企业产品研究方向可以看出,肺结节筛查、糖网筛查是两大热门方向,集结的医疗人工智能企业数量共计有33家,占比约30.6%;但同时也有相当多的企业将目光投向了心血管类疾病方面,企业数量超过了10家,由此可以看出国内医疗热工智能企业产品呈现出分散趋势。
从各类医疗人工智能产品具体的布局企业来看,两大热门产品医学影像和疾病风险预测聚集的企业较多,根据统计,目前有43家企业提供医学影像服务,主要有阿里云、翼展科技、昕健医疗等;有45家企业提供疾病风险预测服务,这些企业有图玛深维、贝瑞健康、博奥生物等。下表为国内典型医疗人工智能产品及主要布局企业。
医疗机器人应用广泛,康复为主要领域
医疗机器人是机器人应用的细分领城之一,特指用于医院、诊所、康复中心等医疗场景的医疗或辅助医疗的机器人,根据国际机器人联合会(FR)分类,医疗机器人又分为手术机器人、康复机器人、辅助机器人、医疗服务机器人四大应用领域。
根据CCID数据,在2019年我国医疗机器人市场中,康复机器人手术机器人、辅助机器人和医疗服务机器人分别占比47%、17%、23%、13%。
行业备受资本青睐,但存在投资聚集化现象
从投资案例看,2012-2020年上半年,我国人工智能医疗领域股权投资热度呈现先增后降趋势,其中股权投资热度较高的年份为2016年、2017年和2018年。2019年,受到资本寒冬影响,人工智能医疗领域投资热度有所回落,投资案例数下滑至52起,投资金额为15.46亿元。
2020年上半年,由于新冠疫情的影响,投资案例数量依然处于低位,未有明显回升,上半年投资数量为14起,投资金额为9.17亿元。
据健康界不完全统计,2020年1-12月,国内医健AI领域共发生了65起融资事件,其中医学影像约占总融资数的1/3。从融资轮次看,部分企业开始步入发展成熟阶段,产品技术得到市场认可、商业模式趋于成熟的企业也更易得到资本的青睐。各企业也纷纷加大技术研发力度,以创新厚植竞争优势,加快发展的步伐。
除此之外,2020年,人工智能三类器械过审的通过,对于医疗AI行业来说是一件里程碑的事件。在2020年共有9项AI医学影像产品通过NMPA批准,AI医疗影像行业跑通了困扰其多年的审评审批阶段,从“应用落地”步入“商业化”。
疫情将加速医疗人工智能发展进程
AI在医疗中的应用越来越广泛,尤其是医学影像辅助诊断系统,已经覆盖多种常见癌种的筛查,产品本身也已经可以嵌入医生的工作流程。在疫情的催化作用下,AI+公共卫生、AI+医院管理、AI+医疗机器人、AI+药物研发、AI+健康管理和AI+医疗支付等领域将得到进一步的深化发展。