原创技术加持AI医学影像，商汤536件专利引领创新前沿

近日,全球知名知识产权 媒体 IPRDaily公布2020全球智慧医疗-AI医学影像辅助诊断发明专利排行榜(TOP100), 商汤 科技 以536件公开专利申请数量位居全球第五,领先于西门子医疗、GE医疗等国际行业巨头 ,领跑全球AI医学影像辅助诊断技术的创新发展。

以专利为首的知识产权是保护创新的重要形式,也是连接创新和市场应用的桥梁。商汤科技这些高质量、高价值的专利成果,不仅展现了中国完善的知识产权保护体系和科技创新氛围,更意味着商汤科技AI医学影像领域的原创技术实力和创新效率已经达到全球领先水平。

聚焦临床需求+原创技术积淀,实现高效创新成果产出

AI医学影像是医疗行业创新发展最重要的应用场景之一,据咨询公司弗若斯特沙利文数据显示,预计到2030年市场规模将达到923亿元。AI医学影像辅助诊断的应用,可为医院和医生带来“省人、省时、省力、精准”四大价值,从而有效辅助提高医生诊疗能力、诊疗效率,在助力解决我国医疗资源不足以及分布不均衡等问题上发挥积极作用。

商汤科技秉承“立足医疗大数据、服务临床诊疗愈”理念,将满足临床需求作为推动技术和产品创新的核心导向,在众多原创技术基础上,自主研发了SenseCare®智慧诊疗平台,形成覆盖全身多部位、多病种的综合智慧医疗解决方案,也在广泛的临床实践中积累了大量多元、丰富的创新专利成果。

同时,基于SenseCore商汤AI大装置的大数据、大模型和超强算力,可以在更短时间内构建出面向不同临床需求的算法模型,实现高效的算法迭代优化和创新成果产出,并最终以临床功能模块的形式灵活扩展至SenseCare®智慧诊疗平台,以原创AI技术为不同部位、不同疾病、不同诊疗环节打造智能解决方案。

例如,在AI+肝脏诊疗领域,商汤科技SenseCare®Liver CT肝脏CT智能临床解决方案利用一系列创新技术,解决了利用AI技术进行肝脏多期项影像辅助诊断面临的各种困难,实现了从肝脏影像阅片到术前评估的全流程辅助。

由于肝脏组织影像灰度不均匀性、不同软组织间灰度的接近性等问题,部分病灶在诊断过程中很容易被忽视。如何在增强CT多期影像上精准检出类型繁多的病灶是肝脏影像诊断的一大难题。商汤科技提出的基于形态学和拓扑学先验信息对深度学习检测和分割网络进行优化的方法[i],有效提升了微小和非典型病灶的检出能力,并在多病种和复杂肝背景下保证了极高的泛化性能。

同时,商汤提出创新配准方法[ii],可以兼顾图像全局和局部、多阶段的形变信息,有效应对扫描过程中呼吸运动造成的变形及伪影,从而实现了CT多期影像的自动配准与联动阅片,方便医生直观地查看分析病灶情况。不仅如此,商汤还创新性地提出多期相、多任务融合的全自动腹部三维建模[iii][iv],实现全面、精准、高效的一体化腹部器官组织分割、病灶检出、脉管系统提取和相应的分级分段功能,并在此基础上生成三维模型。

研发过程中,该算法有效地克服了血管走形迂曲、成像质量参差不齐等难点,排除病灶、支架、胆管扩张等干扰,以高精度的组织分割与和精细至四级的血管提取,帮助医生360°动态交互式查看肝脏结构、脉管走行、肿瘤位置、血供与侵犯状况等,极大地提升了医生进行个体化术前评估与规划的效率与精度。

目前,该产品已落地,并在应对肝癌方面能够为医生提供更加有力支撑。浙江大学医学院附属邵逸夫医院放射科主任胡红杰教授表示,“AI技术的应用不仅为医生减少了机械性工作量,更重要的是能够对关键指征进行准确提示,降低漏诊、误诊的风险,加速医生在肝脏疾病上的阅片经验积累。”

SenseCare®Liver CT肝脏CT智能临床解决方案可以在2分钟内完成全部重建,并提供病灶的模拟外扩功能,辅助医生观察病灶与毗邻血管、器官的位置关系。

又例如,在心血管疾病诊断领域,基于CTA影像准确地提取血管三维结构是整个诊断流程的首要环节。传统后处理工作站存在细小血管分支提取精度不足的问题,而且需要较多的人工交互,耗时较长。

为此,商汤科技发明了一种新的深度强化学习技术[v],应用到血管树自动提取,模拟医生或技师手动追踪血管的方式,直接从原始图像中自动提取血管的三维拓扑结构,可以适应不同患者心血管的各种复杂结构,并且达到了媲美专业技师的血管提取准确度和完整性,为冠心病的精准诊断奠定了基础。

此外,心脏的分割与三维重建也是诊断阅片中的重要一环,针对心脏影像空间分辨率高、标注数据难以获取等问题,商汤科技提出了一种小样本学习的分割框架[vi],将半监督学习和自训练方法有效结合,在极少标注数据训练情况下,实现了心脏多腔室的高精度分割,有效帮助医生进行如心肌肥厚、心力衰竭等疾病的预测。相关专利成果均已在SenseCare®Cardiac心脏冠脉智能临床解决方案中得到应用,并发表在医学图像分析顶级期刊及会议。

南京医科大学附属常州第二人民医院是首批应用SenseCare®Cardiac心脏冠脉智能临床解决方案的医院,该院医学影像科、核医学科主任潘昌杰教授介绍说,以往单个冠脉病例的诊断从医生开始阅片到出具报告通常需要耗费15～20分钟,而引入该产品之后,从数据加载到最后胶片打印完成只需3-5分钟,阅片效率得到了显著提升。融入了原创技术的SenseCare®智慧诊疗平台,可以为医生提供高性能的智能辅助,有效提升临床阅片诊断与手术规划的效率。商汤希望以SenseCare®智慧诊疗平台为支点,持续拓展AI在真实临床场景下的创新应用。

SenseCare®Cardiac心脏冠脉智能临床解决方案可自动完成冠脉三维重建并检测斑块与狭窄,将原本需要15～25分钟冠脉CTA阅片流程,缩短至1分钟以内。

“坚持原创”是商汤科技自创立以来始终坚持的理念,也是商汤的基因,是商汤科技得以持续创新、持续发展的动力。创新离不开知识产权的保驾护航。未来,商汤将继续夯实原创技术能力,在探索AI医学影像前沿应用方向的同时,也会持续深化知识产权体系建设,加快创新步伐,将更多的领先的技术和应用推向市场,真正为用户创造价值。

[i] 图像检测模型的训练方法及相关装置、设备、存储介质

[ii] 一种多尺度微分同胚的多模态形变配准算法

[iii] 基于投影约束的、半监督、多期象腹部多器官分割方法

[iv] 基于多尺度、全局注意力机制的“由粗至细”交互式血管肝段分割方法

[v] 图像处理及神经网络训练方法、装置、设备和介质

[vi] 网络训练方法及装置、图像分割方法及装置和电子设备

关于商汤科技

作为全球领先的人工智能平台公司,商汤科技以“坚持原创,让AI引领人类进步”为使命和愿景。

商汤科技拥有深厚的学术积累,并长期投入于原创技术研究,自主研发并建立了全球顶级的深度学习平台和超算中心,推出了一系列领先的人工智能技术,包括:自动驾驶、增强现实、面部识别、图像识别、物体识别、文字识别、医疗影像分析等。此外,商汤前瞻性打造新型人工智能基础设施——SenseCore商汤AI大装置,打通算力、算法和平台,大幅降低人工智能生产要素价格,实现高效率、低成本、规模化的AI创新和落地,进而打通 商业 价值闭环,解决长尾应用问题,推动人工智能进入工业化发展阶段。

目前,商汤科技在多个垂直领域的市场占有率位居前列,业务涵盖智慧商业、智慧城市、智慧生活、智能 汽车 四大板块,相关产品与解决方案深受客户与合作伙伴好评。

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