AI賦能醫療影像抗疫

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來源：IPRdaily中文網（iprdaily.cn）

作者：閆杰 超凡知識產權咨詢信息技術部 檢索分析師

原標題：AI賦能醫療影像抗疫

近日，一篇由醫療AI影像企業科亞醫療攜手國內六家醫院共同研究發表的完全基于肺部CT影像的深度學習判別新冠肺炎的論文《Artificial Intelligence Distinguishes COVID-19 from Community Acquired Pneumonia on Chest CT》被國際頂級放射學期刊《Radiology》使用的算法似乎在尋覓新冠肺炎的CT影性學特征方面找到了竅門，通過COVNet實現CT影像特征提取，對新冠肺炎、社區獲得性肺炎的鑒別準確性高。這項研究是AI在醫療領域的一個極具現實意義的應用，通過AI增效優化新冠篩查流程，實現高效精準篩查、降低醫生工作強度，合理分配醫療資源的作用。人工智能AI在醫療領域的應用都有哪些呢？接下來，筆者從科亞醫療專利角度出發，介紹AI在醫療領域的應用。

新冠肺炎疫情期間，各家企業各展所能，積極研究，利用人工智能技術助力抗擊新冠肺炎。

近日，一篇由醫療AI影像企業科亞醫療攜手國內六家醫院共同研究發表的完全基于肺部CT影像的深度學習判別新冠肺炎的論文《Artificial Intelligence Distinguishes COVID-19 from Community Acquired Pneumonia on Chest CT》被國際頂級放射學期刊《Radiology》所接收，這篇文章使用的算法似乎在尋覓新冠肺炎的CT影性學特征方面找到了竅門，通過COVNet實現CT影像特征提取，對新冠肺炎、社區獲得性肺炎的鑒別準確性高。這項研究是AI在醫療領域的一個極具現實意義的應用，通過AI增效優化新冠篩查流程，實現高效精準篩查、降低醫生工作強度，合理分配醫療資源的作用。

疫情期間，工信部也曾發布了《充分發揮人工智能賦能效用 協力抗擊新型冠狀病毒感染的肺炎疫情倡議書》就提出了倡議，進一步發揮人工智能的聚能的效益，呼吁人工智能企業等能夠在疫情企業、預警、防治等方面積極做出貢獻。

人工智能AI在醫療領域的應用都有哪些呢？接下來，筆者從科亞醫療專利角度出發，介紹AI在醫療領域的應用。

科亞醫療專利情況

通過對科亞醫療進行檢索發現，科亞醫療在全球領域公開/授權的專利共計96件，包括：發明專利87件，實用新型4件，外觀設計5件。在美國和中國都有專利布局，其中，美國涉及44件，中國涉及52件。

從專利技術上看，科亞醫療相關專利涉及技術包括：醫療影像輔助診斷、醫學圖像目標分割/檢測、病歷/診斷報告生成、醫療圖像管理、病癥結果預測以及醫療設備6個方面，其中醫療影像輔助診斷專利數量最多，為43件。

通過對科亞醫療專利分析發現，AI在醫療影像輔助診斷、醫學圖像目標分割/檢測、病歷/診斷報告生成、醫療圖像管理、病癥結果預測這幾個方面都有所應用。接下來，筆者分別針對這些方面介紹AI在其中的應用。

醫療影像輔助診斷

涉及專利數量43件，技術應用包括：（1）借助醫學圖像實現生理狀況預測；（2）血管狀態分析或者血流儲備分數（FFR）預測；（3）利用醫學圖像進行模型重建；（4）引導血管中的支架植入；（5）為生理上結構生成解剖學標記。

借助人工智能手段，對醫學影像進行處理分析或者模型構建，實現對患者的生理或者血管等狀況的預測，輔助醫生進行病癥診斷，降低醫生誤診漏診率，以及為醫生進行手術指引，例如通過模型重建，直觀呈現相關區域，以便于直觀的確定支架植入位置。

代表專利：CN110853029A  用于基于醫學圖像自動預測血流特征的方法、系統和介質

本發明公開了一種用于基于醫學圖像自動預測血流特征的方法、系統和介質，獲取血管樹的圖像塊和血管相關特征；基于血管樹的圖像塊和血管相關特征，利用學習網絡來計算血管樹的血流特征，其中學習網絡包括依序連接的多模型神經網絡和樹結構遞歸神經網絡。

該方法能夠根據采集的目標對象血管的醫學圖像的圖像信息和血管相關特征來對該目標對象的血流特征進行精準的預測，如預測目標對象的血流儲備分數（FFR）等血流特征，以根據血流儲備分數幫助用戶對目標對象進行相應的病理判斷或其他處理。

醫學圖像目標分割/檢測

涉及專利數量27件，技術包括：（1）利用神經網絡方法實現圖像分割；（2）3D圖像中目標檢測；（3）醫學圖像中諸如血管等對象的中心線生成方法。

通過人工智能手段，實現了醫學圖像對象的檢測及準確定位，提高后續進行疾病預測的準確性。

代表專利：CN110148129A  3D圖像的分割學習網絡的訓練方法、分割方法、分割裝置和介質

本公開提供一種3D圖像的分割學習網絡的訓練方法、分割方法、分割裝置和介質獲取，由圖像采集裝置采集的3D圖像；基于所獲取的3D圖像利用訓練好的分割學習網絡進行分割，其中，所述分割學習網絡基于卷積層、多個密集塊、解卷積層和輸出層的依序聯合而構成，所述密集塊內的基本單元之間具有密集連接，所述基本單元由批量歸一化層、RELU層和卷積層組成，且所述分割學習網絡的訓練所利用的損失函數更關注困難樣本且對遠離所述關注對象的負面體素進行懲罰。

通過上述方法，能夠以結構更緊湊且參數更少的學習網絡實現對不規則且小型的關注對象的快速且準確的分割，且該結構更緊湊且參數更少的學習網絡的訓練過程，解決現有技術中在學習網絡的訓練中嚴重的前景背景失衡問題以及準確勾畫目標物（如腫瘤）邊界繁瑣導致樣本稀缺而產生的過擬合的技術問題。

病歷/診斷報告生成

涉及專利9件，技術包括：（1）交互式診斷報告系統；（2）病歷文本處理。

通過人工智能方法，實現對文本的處理，能夠使用諸如電子病歷和生物醫學研究文章之類的自由文本或者醫學圖像描述語句來構造醫學報告和生物醫學文章，提高醫學報告的生成效率，節省醫生時間。

代表專利：CN109887577A  用于基于患者的醫學圖像生成報告的系統、方法和介質

本公開提供一種用于基于患者的醫學圖像生成報告的方法，接收由圖像采集裝置獲取的醫學圖像以及用戶對至少一個視圖中的至少一幅醫學圖像的選擇，基于學習網絡自動生成描述所選擇的醫學圖像的關鍵詞，所述學習網絡包括串聯連接的卷積神經網絡和遞歸神經網絡。所述方法還包括接收在所生成的關鍵詞中的關鍵詞選擇，基于所述關鍵詞選擇生成所述報告，并且在顯示器上顯示所選擇的醫學圖像和所述報告。

上述方法提供了一種診斷報告系統，能夠達到基于用戶對醫學圖像的關注的視圖和/或區域的選擇來生成醫學診斷報告，以及生成描述醫學圖像的關鍵詞根據用戶對關鍵詞的選擇來創建診斷報告的技術效果。

醫療圖像管理

涉及專利8件，技術包括：（1）通過確定醫學圖像優先級對醫學圖像數據進行排序以實現醫學圖像調度管理；（2）外觀專利，醫學圖像管理界面。

代表專利：CN108305671A  由計算機實現的醫學圖像調度方法、調度系統及存儲介質

本公開涉及一種由計算機實現的醫學圖像調度方法、調度系統及存儲介質，獲取醫學圖像相關數據，對所述醫學圖像相關數據進行處理，以至少得到醫學圖像相關數據的優先級參數，根據排序來呈現醫學圖像相關數據及其處理結果的隊列。

該方法基于人工智能對醫學圖像進行初步判斷并據此優化調度，需要時還能夠將人工智能的判斷結果、醫學圖像的屬性信息（例如數據采集時間）和臨床醫生的診斷結果綜合起來對病例進行精確排序，確保病情緊急重要的病例能被及早及時地處理，優化影像科醫生的工作量分配，均衡各位影像科醫生之間的工作量分配，并為各張醫學圖像分配勝任的影像科醫生，以避免因分配不當導致對醫學圖像相關數據的處理延遲。
 

病癥結果預測

涉及專利5件，技術主要包括：（1）借助人工智能手段對醫學圖像進行分析，以疾病分析結果；（2）借助神經網絡方法實現癌癥轉移檢測。

通過人工智能方法，對醫學圖像進行分析，實現患者病癥預測或者對診療結果風險預測以提早預估風險，便于醫生制定診療方案以及把控診療過程。

代表專利：CN110503640A  對醫學圖像進行分析的裝置、系統及計算機可讀介質

本公開涉及一種對醫學圖像進行分析的裝置、系統及計算機可讀介質，基于所述醫學圖像利用訓練好的學習網絡來分別確定患有各種疾病的狀況，學習網絡依序包括編碼器和與每種疾病一一對應設置的遞歸神經網絡單元，編碼器被配置為基于所述醫學圖像提取特征信息，從輸入側起的第一個遞歸神經網絡單元被配置為：至少基于所述特征信息來確定患有相應疾病的概率；從輸入側起的第二個以后的每個遞歸神經網絡單元被配置為：基于特征信息以及至少一個相鄰遞歸神經網絡單元的隱藏信息來確定患有相應各種疾病的概率。

該方法以自動化的方式，幫助放射科醫師和臨床醫生快速準確地解讀醫學圖像且一并提供多種疾病的分析診斷結果。

 
人工智能在醫療領域的應用

事實上，除了上述介紹的應用之外，人工智能在醫療領域還可以應用在智能問診、基因測序、醫療物資調配、抗病毒藥物研發等方面。例如，依圖醫療開發的“新冠肺炎小依醫生”產品，提供面向大眾的新冠肺炎科普、智能問診及導診，以及面向政府的區域疫情的智能監控及分析，等等。

據不完全統計，目前已有20余款人工智能系統應用在抗“疫”一線以及全國數百家醫院，服務人群包括疑似病例和確診病例達到數十萬人次，有效提升了新冠肺炎排查效率和診斷準確率。相信隨著人工智能技術的發展，在未來，人工智能技術在醫療領域會發揮更大的作用，助力醫療領域的發展。

參考文獻

1. https://news.yaozh.com/archive/29114.html
2. http://news.pharmnet.com.cn/news/2020/03/20/537750.html
3. https://www.sohu.com/a/372448044_120067116
4. https://blog.csdn.net/KuAI_KST/article/details/104171347
5. http://tech.gmw.cn/2020-03/25/content_33684579.htm
 

來源：IPRdaily中文網（iprdaily.cn）

作者：閆杰 超凡知識產權咨詢信息技術部 檢索分析師

編輯：IPRdaily王穎          校對：IPRdaily縱橫君

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