阿里巴巴達摩院醫(yī)療AI又有了一項突破。

7月9日，達摩院提出了一種AI助力骨科關節(jié)置換手術的新方法，該方法無需醫(yī)生手動操作即可自動完成術前關鍵點位的測量，并且實現(xiàn)了精度上的突破，相比傳統(tǒng)AI方法，達摩院醫(yī)療AI團隊的精度可提升2.3%以上，整個過程僅需0.3秒。

達摩院算法專家透露，目前該研究成果已被醫(yī)學影像分析行業(yè)的頂會MICCAI 2020收錄，本月底將正式在醫(yī)院上線使用。

AI+全髖關節(jié)置換術

全髖關節(jié)置換術（THA）是當今骨科方向比較成功的手術之一，這是一種用模擬人體關節(jié)結構的假體置換病損的髖關節(jié)來消除病痛的方法，即用人工關節(jié)假體替換患者關節(jié)，幫助病人恢復關節(jié)功能。2018年，中國就實施了40多萬臺手術，隨著人口老齡化問題的加重，這一數(shù)字將會逐年增加。

但一個現(xiàn)實問題是，該手術要求極其精密。

手術之前，醫(yī)生會根據(jù)患者的年齡、骨結構形態(tài)改變和骨組織質量等情況，來制定一份準確詳細的術前計劃，這對手術的成功與否十分關鍵。

正常的流程是：醫(yī)生需要先拍病損髖關節(jié)的X片，然后在X片尋找解剖位置、測量角度和長度，例如股骨頸干角度和腿長差異，以此來尋找合適的替換假體。

目前，這個過程完全是醫(yī)生手動操作，需要1小時以上，而且經(jīng)驗不足的醫(yī)生甚至可能出現(xiàn)點位不準確的情況。

為了提高醫(yī)生的工作效率，達摩院提出了一種THA術前規(guī)劃自動測量的方法，利用AI模擬醫(yī)生的測量過程，通過先定位這些關鍵點，再根據(jù)點的坐標計算得到測量結果。

區(qū)別于傳統(tǒng)AI只檢測關鍵點的方法，達摩院還根據(jù)這些待測量量，定義了解剖點之間的連接邊，以強化同一個測量量相關的各個點之間的聯(lián)系，測量數(shù)據(jù)更加直觀。

如上圖所示，達摩院一共定義了22個關鍵點和24條連接邊。22個關鍵點左右對稱分布，每側各有11個關鍵點（紅色）和10條邊（黃色），同時兩側之間也有4條連接邊（綠色），以衡量左右髖的差異。

利用深度學習關鍵點檢測方法，達摩院實現(xiàn)了對各個解剖關鍵點的準確定位，結果如下表所示：

通過在損失函數(shù)中加入解剖點之間的連接邊回歸損失，達摩院的模型可以取得更高的定位精度，相比于原始的U-Net、Hourglass和HRNet模型，達摩院的方法分別提升了2.3%、11.7%和5.1%。

表1. 模型的11個關鍵點的檢測精度

* +edge為達摩院的方法（誤差mm）

得到這個關鍵點之后，就可以根據(jù)這些點的坐標自動地計算對應的測量量。

下圖是THA術前規(guī)劃自動測量平臺，圖中測量了左右側髖的股骨頸干角分別是131.76和127.79度，髖臼杯前傾角分別是36.83度和39.64度，兩腿長差異是9.12毫米。

據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，目前，達摩院該技術正在和合作伙伴一起優(yōu)化，并將落地到醫(yī)院實際場景中。

圖2. THA術前規(guī)劃自動測量demo

達摩院醫(yī)療AI負責人專訪

2017年10月11日，阿里巴巴達摩院正式成立，定位于基礎科學和創(chuàng)新技術研究。而達摩院醫(yī)療AI團隊的組建還要往前追溯到2016年，由時任阿里巴巴 iDST 副院長華先勝打造。

4年多的時間里，達摩院的研究范圍一步步從基礎AI的研究延伸到醫(yī)療專業(yè)領域知識的探索，目前在心血管、肺結節(jié)、肝臟、骨科、基因等領域均有布局。

該骨科AI成果發(fā)布后，雷鋒網(wǎng)第一時間采訪到了達摩院醫(yī)療AI負責人遲穎。

可以看到，這次的成果——AI助力骨科關節(jié)置換手術，并不是骨科AI中的最熱門方向（例如行業(yè)熟知的測骨齡等），達摩院為什么會選擇這個方向？

遲穎認為，除了上述的老齡化背景與醫(yī)療需求，對于骨科而言，AI輔助治療要比輔助診斷更有價值。而這一方向目前還處于發(fā)展初期，是比較有前景的領域。

她表示，相比于輔助診斷，輔助治療更加切入醫(yī)生的工作流程，可以明顯提高醫(yī)生的工作效率，對醫(yī)生來說更有價值。而且，臨床治療的實際商業(yè)價值也更高。

據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，現(xiàn)階段，達摩院會和合作伙伴打造一個智能骨科平臺落地合作醫(yī)院，除了基礎的術前定位測量工作，還會與合作伙伴一起建立影像診斷-骨科手術耗材供應鏈管理的智能化標準流程。

技術需要足夠的落地場景，而巨頭的優(yōu)勢在于可以借助內外部的生態(tài)伙伴，進一步加深行業(yè)的參與度。

遲穎表示，阿里入局醫(yī)療AI最大的優(yōu)勢之一就是背后有各方生態(tài)的合力，以及每一個生態(tài)方向的相對深厚的業(yè)務和技術積淀。

細細梳理一下，我們可以發(fā)現(xiàn)，阿里多個事業(yè)線在醫(yī)療領域均有所布局。

這其中包括：阿里健康在藥物相關和未來醫(yī)院等方面的探索；釘釘在醫(yī)療辦公、遠程會診等方面的覆蓋；螞蟻金服在區(qū)塊鏈、有信用保障的付款、和保險等方面的積累和實踐；IoT物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)院設備管理等方面的規(guī)劃，以及阿里云在遠程輔助醫(yī)療（比如5G遠程手術、或者5G遠程VR救助等）方面可能的策略等。

從內部來看，這些“兄弟部門”一直是達摩院醫(yī)療AI成果落地的有力支撐。

以新冠肺炎期間的產(chǎn)品部署為例，阿里云在全球的海外數(shù)據(jù)中心，成為了達摩院算法部署的骨干節(jié)點，承載起了對有需求的45個國家和地區(qū)的合作伙伴的算法測試與合作。

在醫(yī)療影像智能方面，達摩院醫(yī)療AI為阿里健康提供基礎的技術能力輸出，阿里健康則會為達摩院進行業(yè)務機會的尋找和拓展、以及對內核技術的包裝。

而從外部來看，達摩院也擁有一批生態(tài)合作伙伴。

早在2017年，阿里健康就與萬里云發(fā)布“Doctor You”AI系統(tǒng)，萬里云擁有實體的檢查中心和移動體檢車等硬件設施，成為AI產(chǎn)品在基層影像檢查和體檢等服務中的重要載體。

又例如衛(wèi)寧健康，作為醫(yī)療信息化的代表性廠商，衛(wèi)寧健康在醫(yī)院信息化建設、醫(yī)療需求理解、銷售渠道等方面的先天優(yōu)勢，也會給阿里的醫(yī)療AI產(chǎn)品鋪設一條相對容易的落地之路。

遲穎在采訪中也向雷鋒網(wǎng)表示，PACS廠商等醫(yī)療信息化的合作伙伴，成為了達摩院與醫(yī)院對接的橋梁。

“我們把算法嵌入合作伙伴的PACS系統(tǒng)中，醫(yī)院用戶在打開臨床例行使用的PACS系統(tǒng)后，不需要再打開另外一套AI系統(tǒng)，為臨床醫(yī)生提供了更好的體驗?！?/p>

今年以來，科亞、安德醫(yī)智等AI產(chǎn)品陸續(xù)獲得NMPA審批，政策層面不斷釋放提速的信號。

遲穎說到，疫情期間，達摩院的新冠肺炎CT影像AI就在立陶宛通過了醫(yī)療認證的豁免。在日本，和達摩院綁定的合作伙伴M3公司也已獲得了PDMA的認證。同時也在馬來西亞申請認證，國內和歐洲的相關審批工作也在準備中。

“達摩院的醫(yī)療AI，可以從各個視角去協(xié)助阿里醫(yī)療生態(tài)的各方面需求，用未來的技術服務阿里生態(tài)的未來業(yè)務應用，為社會帶來有價值的改變。”

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