美國前五的醫(yī)療機構(gòu)，它們利用AI在做什么？

　　近年來，資本扎堆醫(yī)療AI。自2014年以來，國內(nèi)醫(yī)療AI企業(yè)數(shù)量進入高速增長期，2016年已經(jīng)達到36家之多，到2018年這個數(shù)字已經(jīng)超過50。而近距離觀察這些企業(yè)，我們發(fā)現(xiàn)“醫(yī)療+AI”構(gòu)想雖多，技術層面也不斷有產(chǎn)品推出，應用場景的國內(nèi)商業(yè)落地卻少之又少。

　　4月17日，動脈網(wǎng)“醫(yī)療AI商業(yè)化落地”系列文章《希氏異構(gòu)與華西醫(yī)院深度合作，走出了一套自己的模式》報道了希氏異構(gòu)深耕華西醫(yī)院，探索其商業(yè)化落地之路的案例。

　　正如希氏異構(gòu)創(chuàng)始人兼CEO宋捷所講，國內(nèi)醫(yī)療AI商業(yè)落地面臨遭遇諸多瓶頸，諸如條塊分割的“科室+AI”模式無法形成合力去觸發(fā)真正的變革、數(shù)據(jù)采集法律壁壘過高致無法達到“量”的需求、技術商硬件研發(fā)能力弱無法將技術成果轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品等難題。這無疑制約了人工智能技術對于改善醫(yī)療行業(yè)痼疾發(fā)揮實質(zhì)作用。

　　那么如何破解這些難題呢?國內(nèi)AI企業(yè)做了許多嘗試，動脈網(wǎng)一直在進行跟蹤報道。現(xiàn)在讓我們換一種思路，將視角轉(zhuǎn)向美國的大醫(yī)院，看看他們是如何應用AI的。一百多年以來，美國一直能夠快速將創(chuàng)新成果迭代到現(xiàn)實場景中，成為技術變革最大的受益者。

　　為了幫助患者縮小就醫(yī)檢索范圍，《美國新聞與世界報道》每年會公布“最佳醫(yī)院榮譽榜”。在本文中，我們選擇了2017-2018年度榜單排名前五的大醫(yī)院，分別是梅奧診所、克利夫蘭診所、麻省總醫(yī)院、約翰霍普金斯醫(yī)院和UCLA醫(yī)療中心。

　　梅奧診所：聯(lián)手創(chuàng)業(yè)企業(yè)，關注致命疾病預測及個性化治療

　　梅奧診所位于美國明蘇尼達州羅切斯特，是世界最著名的醫(yī)療機構(gòu)之一。梅奧診所創(chuàng)立與1889年，目前已經(jīng)成為全面的醫(yī)療保健系統(tǒng)，包括門診、醫(yī)院、醫(yī)學研究及醫(yī)療教育機構(gòu)等。

　　2017年1月，梅奧診所個性化醫(yī)療中心宣布與Tempus合作，雙方將基于分析和機器學習技術為癌癥患者提供個性化治療。

　　梅奧診所與Tempus計劃合作開展兩項研究。Tempus對梅奧診所的1000名患者進行分子測序和分析，從而獲得可以臨床級腫瘤測序的基因組結(jié)果。隨后，Tempus運用生物信息學分析和機器學習工具將這些基因組結(jié)果生成可供梅奧診所研究團隊直接使用的數(shù)據(jù)。梅奧診所可以運用這些數(shù)據(jù)為患者制定個性化的癌癥治療方案，讓他們盡量避免被采用無效藥物，從而減少不必要的藥物毒性。梅奧診所認為，最為重要的是個性化的癌癥治療將提高患者存活率，改善患者生活質(zhì)量。

　　Tempus CEO埃里克·萊夫科夫斯基指出，過去二十年來，科技取得了令人難以置信的進步，但尚未完全滲透到醫(yī)療系統(tǒng)中?！拔覀兒芨吲d能將Tempus的操作系統(tǒng)和分析技術帶到梅奧診所，為醫(yī)生和患者的癌癥戰(zhàn)爭帶來益處。”

　　Tempus是一家專注于使用機器學習平臺開發(fā)個性化癌癥護理的健康科技初創(chuàng)公司。Tempus創(chuàng)建了數(shù)據(jù)管道，用于收集和分析海量數(shù)據(jù)，以及管道動力軟件應用程序，用以協(xié)助臨床決策支持和學術研究。Tempus還擁有自己的CLIA認證實驗室，目前每年有超過50000名患者。成立至今三年，Tempus始終貫徹公司的使命：從癌癥患者身上積累海量的基因組和臨床數(shù)據(jù)，以便醫(yī)生使用這些信息來更好地進行個性化治療。

　　此外，2017年3月，梅奧診所與醫(yī)療設備制造商Omron Healthcare一起完成了對心臟健康創(chuàng)業(yè)企業(yè)AliveCor的D輪投資，投資總額3000萬美元，動脈網(wǎng)曾對此進行過報道。(詳見《獲歐姆龍、梅約診所投資3000萬美元!智能心電圖企業(yè)AliveCor正推出新一代AI面板》)。

　　2017年7月，梅奧診所與AliveCor合作將AliveCor的AI技術與梅奧診所的專利算法相結(jié)合開發(fā)幫助醫(yī)療和非醫(yī)療人員輕松地篩選長QT綜合征的工具。長QT是一種先天的獲得性疾病，每年導致三千至四千名美國兒童和年輕人猝死，美國有16萬人屬于這種疾病高危人群。

　　通過這次合作，Kardia Mobile設備將開發(fā)檢測長QT綜合征的新方法和新技術。AliveCor擁有人工智能專利技術、算法和數(shù)以百萬計的心電圖數(shù)據(jù)，梅奧診所則擁有海量醫(yī)療數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)和世界領先的臨床專業(yè)知識，雙方融合將使人們能夠以前所未有的規(guī)模實踐預防性醫(yī)學，并提供以前無法獲得的即時結(jié)果?；颊吣軌蚋娴亓私馑麄兊男呐K健康狀況，主動監(jiān)測并創(chuàng)建心臟護理的新標準。心電圖包含大量關于一個人整體健康狀況的信息，并將機器學習應用于數(shù)百萬條心電圖記錄，作為對傳統(tǒng)心電圖分析的重要改進。

　　AliveCor是一家智能手機心電圖設備制造商，同時也是蘋果手機的配套商之一。AliveCor的旗艦產(chǎn)品Kardia Mobile和升級產(chǎn)品Kardio Pro可以讓患者隨時采集自己的心電圖，并將結(jié)果以郵件形式發(fā)送給醫(yī)生，是第一個經(jīng)過臨床驗證和FDA批準的心電圖消費級產(chǎn)品。Kardio Pro是AliveCor運用人工智能的技術對Kardia Mobile進行了改進的產(chǎn)品，它以心電圖資料為背景，可以追蹤患者血壓、體重、活動量情況，數(shù)據(jù)都被放到同一個面板中進行綜合比較。通過機器學習，Kardio Pro系統(tǒng)把醫(yī)生需要重點關注的患者圈出來，并標出沒有問題、可以忽略的健康人群。

　　克利夫蘭診所：聯(lián)手微軟，優(yōu)化ICU患者夜間監(jiān)測

　　克里夫蘭診所位于美國俄亥俄州，隸屬于非營利性公司克利夫蘭臨床基金會，并由其經(jīng)營。克里夫蘭診所創(chuàng)立于1921年，集合醫(yī)療、研究和教育三位一體，提供專業(yè)醫(yī)療和最新治療方案的非營利性機構(gòu)。克里夫蘭診所開創(chuàng)了醫(yī)療領域許多首例，例如首例冠狀動脈造影、首例微創(chuàng)心臟瓣膜手術、首例fMRI引導的腦深部電刺激手術等。

　　2016年9月，克利夫蘭診所與微軟合作，使用微軟AI數(shù)字助理Cortana 進行預測性和高級分析，幫助克利夫蘭診所 “根據(jù)ICU護理確定潛在的心臟驟停高危患者”。

　　早在2014年，克利夫蘭診所就推出了自己的指揮中心eHospital，來實現(xiàn)對ICU中的患者進行夜間遠程監(jiān)測，與微軟的合作讓eHospital系統(tǒng)將Cortana整合其中，變得更加智能。此外，從eHospital系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)被存儲在微軟的Azure SQL數(shù)據(jù)庫中，Azure SQL數(shù)據(jù)庫是為應用程序開發(fā)人員設計的基于云的數(shù)據(jù)庫。未來，數(shù)據(jù)收集點將拓展到患者生命體征和實驗室數(shù)據(jù)。

　　根據(jù)微軟2016年年度報告顯示，Cortana每月用于1.26億個Windows 10用戶，是微軟智能云部分的一部分。Cortana的功能包括設置備忘、無須用戶提前錄入預定義命令即可識別人類語言，以及從Bing搜索引擎上抓取信息從而回答問題。

　　麻省總醫(yī)院：聯(lián)手NVIDIA，領跑醫(yī)療放射

　　麻省總醫(yī)院是一所坐落于波士頓的綜合型醫(yī)院，是哈佛大學最大型的醫(yī)學教育中心及生物醫(yī)學研究基地，具有非常濃厚的研究氣氛。麻省總醫(yī)院創(chuàng)立于1811年，至今共有11名諾貝爾獎得主與麻省總醫(yī)院有聯(lián)系，他們曾在這里從事研究工作或者接受培訓。

　　動脈網(wǎng)在2015年對麻省總醫(yī)院在數(shù)字醫(yī)療領域發(fā)展布局進行過梳理(詳見《告訴你麻省總醫(yī)院的互聯(lián)網(wǎng)那點事》)。截至發(fā)稿的2015年8月，麻省總醫(yī)院尚未嘗試將機器學習應用到現(xiàn)實場景中。

　　隨后，在2016年4月NVIDIA宣布作為“創(chuàng)始技術合作伙伴”加入麻省總醫(yī)院“臨床數(shù)據(jù)科學中心”。當時NVIDIA已經(jīng)開始了人工智能戰(zhàn)略，而麻省總醫(yī)院所設立的“臨床數(shù)據(jù)科學中心”目標是成為利用醫(yī)療AI來改進檢測、診斷、治療和管理疾病。合作中，NVIDIA將NVIDIA DGX-1安裝在麻省總醫(yī)院，按照NVIDIA公司描述，NVIDIA DGX-1是一款“深度學習的超級計算機”GPU。

　　麻省總醫(yī)院擁有一個包含約100億張醫(yī)學圖像的數(shù)據(jù)庫，利用數(shù)據(jù)庫總的大量表型、遺傳學和成像數(shù)據(jù)可以訓練深層神經(jīng)網(wǎng)絡。運用人工智能，醫(yī)生可以將患者的癥狀、測試和病史與大量其他患者的見解進行比較。最初，麻省總醫(yī)院臨床數(shù)據(jù)科學中心將重點放在放射科和病理學領域，這些領域擁有特別豐富的圖像和數(shù)據(jù)，隨后將擴展到基因組學和電子健康記錄。

　　“我們現(xiàn)在有能力將放射學領域擴展到為人類解析提供可視化信息的主要功能之上，”麻省總醫(yī)院放射學副主席兼中心執(zhí)行主任Keith J. Dreyer在一份聲明中說，“在精確醫(yī)療保健的指導下，我們正在進入生物統(tǒng)計量化的放射時代，我們的解析將通過從廣大患者群體的診斷數(shù)據(jù)中學到的算法得到加強。沒有GPU的處理能力，這是不可能的。”

　　約翰霍普金斯醫(yī)院：聯(lián)手GE，實現(xiàn)智能化醫(yī)院管理

　　約翰霍普金斯醫(yī)院位于美國馬里蘭州巴爾的摩，是一家大型綜合醫(yī)院，曾連續(xù)23年獲評《美國新聞與世界報道》全美最佳醫(yī)院。約翰霍普金斯醫(yī)院創(chuàng)立于1889年，是約翰霍普金斯大學的教學與科研醫(yī)院。

　　2016年3月，約翰霍普金斯醫(yī)院宣布啟動醫(yī)院指揮中心，GE Healthcare Partners是其合作伙伴，負責指揮中心的設計和建造。該中心使用預測性分析來支持更高效的操作流程，從而提高病人護理管理效率。

　　指揮中心里分布著22臺顯示實時數(shù)據(jù)的監(jiān)視器，場景類似于美國宇航局軍事和太空作戰(zhàn)設施的作戰(zhàn)室，將最新的系統(tǒng)工程、預測分析和情境意識相結(jié)合。

　　指揮中心的工作人員有24名工作人員，都是從醫(yī)院不同的現(xiàn)有部門中抽調(diào)的，他們負責集中管理病人從入院到出院的整個流程。平均而言，該中心每分鐘約翰霍普金斯醫(yī)院的從14個不同IT系統(tǒng)接收500條消息，生成實時數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)每30秒刷新一次，涵蓋從床位可用性和手術室效率到病人狀態(tài)和人員配置等所有內(nèi)容，工作人員可以立即采取措施預防或解決瓶頸問題，減少患者等待時間，協(xié)調(diào)服務并降低風險。對采集數(shù)據(jù)進行分析，指揮中心還能夠預測每層樓未來兩天的入住情況及未來三天每天進出病人的具體預期數(shù)量。

　　指揮中心運行一段時間以來，在改善患者體驗和操作結(jié)果方面取得了重大成果。根據(jù)約翰斯霍普金斯報告，其接受來自全國其他醫(yī)院的復雜醫(yī)療狀況患者的能力提高了60%、急診科為患者病床速度提高了30%、手術后手術室轉(zhuǎn)移延遲減少了70%、中午前病人數(shù)量出院增加21%。

　　UCLA醫(yī)療中心：聯(lián)手IBM，打造醫(yī)療聊天機器人

　　UCLA醫(yī)療中心坐落于美國洛杉磯，創(chuàng)立于1955年，附屬于加州大學，是一所教學醫(yī)院性質(zhì)的綜合醫(yī)院。

　　2017年3月，UCLA介入放射科醫(yī)生利用人工智能創(chuàng)建了一個虛擬放射科醫(yī)師(VIR)，為非介入放射科醫(yī)生提供臨床決策支持。

　　VIR是使用IBM的沃森人工智能計算機自然語言處理技術創(chuàng)建的類似于在線客戶服務的聊天機器人。IBM的沃森人工智能計算機為VIR提供了超過2000個示例數(shù)據(jù)點，以模擬常見的介入放射科醫(yī)師接收咨詢期間收到的數(shù)據(jù)。VIR計劃使用“深度學習”，隨著更多數(shù)據(jù)的輸入，它變得更加智能。

　　VIR通過短信自動回復臨床醫(yī)生的問題，幫助其選擇最佳的療程。例如，它可以告訴提問者是否對患有特定過敏癥的患者執(zhí)行特定治療?！斑@就像與人類放射科醫(yī)生發(fā)短信一樣，但它使用人工智能來自動響應。這是獲取信息的最快捷方式，它是由醫(yī)療數(shù)據(jù)支持的非常精心策劃的信息，所以結(jié)果是更好的患者護理，“UCLA放射學住院醫(yī)師兼應用程序員Kevin Seals博士說。若查詢的問題超過VIR自動處理能力，VIR將提供醫(yī)院中的介入放射科醫(yī)師聯(lián)系信息，從而建立人與人直接聯(lián)系。

　　他山之石

　　基于機器學習的人工智能技術占據(jù)資本市場風口已經(jīng)兩年有余，參與者從最早資本端的私募、風投已經(jīng)蔓延到產(chǎn)品端的大型實業(yè)企業(yè)，似乎驗證了它作為一種未來趨勢改變世界的能力。

　　通過以上對美國頂級醫(yī)院AI應用的梳理，我們發(fā)現(xiàn)了兩點值得關注。

　　一是，數(shù)據(jù)壁壘最小化。在美國，頂級醫(yī)院通常選擇與強大的頭部企業(yè)合作，例如克利夫蘭診所聯(lián)手微軟、麻省總醫(yī)院聯(lián)手NVIDIA、約翰霍普金斯醫(yī)院聯(lián)手GE、UCLA醫(yī)療中心聯(lián)手IBM等，這些案例中的技術供應商都是技術領域老牌的頂級企業(yè)。此外，一些頭部技術企業(yè)選擇在同一時期與多家頂級醫(yī)院合作，如GE。這種強強聯(lián)合，甚至是網(wǎng)絡化的強強聯(lián)合，能夠打破數(shù)據(jù)壁壘，使得醫(yī)療AI應用得以基于海量數(shù)據(jù)，確保機器學習具有準確的人工智能。而在國內(nèi)，盡管一些技術供應商選擇了頂級醫(yī)院作為突破口，但囿于有限的實力和法律障礙，醫(yī)療AI應用被局限在科室內(nèi)部或者醫(yī)院內(nèi)部，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)壁壘自不必說。

　　二是，應用場景前端化。一般來說，醫(yī)療AI應用細分領域分為疾病預測、醫(yī)院管理、輔助診療、精準手術和健康管理。與國內(nèi)醫(yī)療AI將重心放在輔助診療不同，美國大醫(yī)院在醫(yī)療AI應用內(nèi)場景方面?zhèn)戎丶膊☆A測(如克利夫蘭診所與微軟合作、約翰霍普金斯與GE合作、UCLA醫(yī)療中心的VIR)和健康管理(如Mayo Clinic與AliveCor的合作)等前置位。醫(yī)療最終目的是健康，將醫(yī)療AI應用與健康鏈條更前端能夠有效提高社會健康水平。

　　新技術的應用必然是探索、總結(jié)、再探索的過程，探索中的總結(jié)可以是向內(nèi)的，也可以是向外的。未來，動脈網(wǎng)將持續(xù)關注國內(nèi)外醫(yī)療AI商業(yè)落地的最新進展。