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当AI加入抗疫行列诊疗环节会出现怎样的变化?
 

为精准抗击新冠肺炎,科技企业开启了一场“AI抗疫”之战。

 

随着疫情的发展,我们对新型冠状病毒肺炎(以下简称:新冠肺炎)的了解也在不断深入。

 

2月10日,在湖北省召开的新冠肺炎疫情防控新闻发布会上,武汉市金银潭医院党委副书记、院长张定宇表示,

 

现在的诊疗方案较早期有了一些进步。一是在诊断方面,湖北省不再强调核酸检测作为唯一的确诊标准;二是在临床分型上面增加轻型这一类型;三是确诊患者推荐用药有所增加;四是出院标准有规范,患者临床症状消失,核酸检测两次阴性,肺部影像学显示炎症明显吸收方可出院。

 

可以预见,诊疗方案会随着对病毒的更加了解及新技术的使用不断进步。目前,以最高效的方式了解病毒属性,帮助实现临床确诊,并给出最为对症的诊疗方案,已经成了全国各大科研机构攻克的难题。其中,基于AI技术的精准防控也成为近期的行业热点,已有多家科技企业将其投入应用到了抗击疫情的第一线。在这场科技与时间赛跑的“算力”之战中,将会出现哪些变化呢?

 

“量化”影像,博得治疗时机

 

2月5日,随着对疾病认识的深入和诊疗经验的积累,国家层面形成了《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第五版)》(以下简称:诊疗方案)。

 

然而,业内对于确诊手段的争议并未停止。2019新型冠状病毒的遗传物质是单链RNA,这是它最核心最明确也最准确的标志。如果检测到有这个新冠病毒的核酸,那么就能说明存在新冠病毒。

 

理论上,核酸检测对于确诊新冠肺炎是不可或缺的重要依据,但实际情况与理论仍有差别,在对标本采集的种类、方法、包装和保存等任何一个环节出现问题,都可能导致“假阴性”,这也使得新型冠状病毒感染的核酸检测只有30%~50%的阳性率。

 

对此,有专家就建议将CT影像纳入确诊标准中。目前,在部分地区,CT影像已经纳入了新冠肺炎的确诊手段之一。

 

第五版治疗方案中提到,新冠肺炎患者的胸部影像学,早期呈现多发小斑片影及间质改变,以肺外带明显,进而发展为双肺多发磨玻璃影、浸润影,严重者可出现肺实变,胸腔积液少见。

 

从影像学的特征来说,CT的影像结果标准化程度高,直观性强,如果影像结果能够快速量化,将辅助医生实现更高效的诊断。这样的思路恰与AI在医学影像中已被证实的优势不谋而合。事实上,现在已存在在肺部AI影像方面有成熟产品的科技公司在对接一线战场,以期为前线医生分担压力。

 

基于这样的现实背景,在了解到CT高效诊断于一线的紧迫性和重要性后,华为云在近日推出了新型冠状病毒肺炎AI辅助医学影像量化分析服务,希望可以缓解精准诊断新冠肺炎影像医生紧缺的局面及隔离防控的压力,从而减轻医生诊断的工作负荷。

 

这项由华为云与华中科技大学、蓝网科技研发的AI辅助医学影像量化分析服务,主要基于华为云计算机视觉与医学影像分析等AI技术。通过对数百例新冠肺炎案例以及正常案例进行分析,结果显示,华为云AI量化辅助诊断服务实现病灶区域分割DICE(预测病灶和真实病灶的重合度)及AVD(预测病灶体积与真实病灶体积误差)指标在业界处于领先位置,与医生用手工精准勾勒的结果高度一致。

 

同时,华为云AI量化辅助诊断服务还可实现单病例量化结果秒级输出,AI+医生复核的总体效率是纯人工量化评估速度的数十倍,可大幅提升诊断效率。

考虑到核酸检测在新冠肺炎确诊中的重要地位,华为云不仅用AI技术帮助医生在医学影像诊断率上发力,还助力开发了提升核酸检测准确率的解决方案。1月30日,希望组生物科技有限公司宣布完成了基于纳米孔测序技术的新型冠状病毒核酸全长检测试剂盒,以及基于纳米孔测序技术的宏基因组病原体检测方法。数字化转型的脚步更稳一些。

 

据了解,希望组和华为5G和华为云技术团队一起,完成了实时机动的测序数据的上云传输和计算实验,并通过华为云服务与AI技术能力,快速分析得到计算结果,从而确保在没有固定IT基础设施的临时区域或缺少有线网络和本地计算资源的地点,也能够通过无线网络进行病原体的检测和分析。

 

可见,只有每个检查环节的准确率提升,新冠肺炎的总体确诊准确率才能相应提升,以此为患者获得最佳治疗时机。

 

“筛选”药物,加速研发进程

 

第五版诊疗方案中提到,目前没有确认有效的抗病毒治疗方法,并提出避免盲目或不恰当使用抗菌药物,尤其是联合使用广谱抗菌药物。

 

这给新冠肺炎患者的对症治疗带来了极大挑战。实际上,在以往的疫情中,寻找治疗药物一直是最为艰巨的任务。首都医科大学附属北京朝阳医院副院长童朝晖近日就撰文写到,新药的上市耗资巨大,且时间漫长。自2003年SARS后,人类又经历了H5N1、H1N1、H7N9、MERS等病毒的肆虐,漫长的17年,有效的抗病毒药却仍未出现。从中可以看出,短期内想要研发出针对新冠肺炎的有效抗病毒药物,将是异常艰难的。

 

一个药物从被发现到被应用,再到临床要经历漫长而艰难的过程。对于新药的研发,基本经过了新药的发现、临床前研究和临床研究3个重要过程,其中新药的发现和临床前研究主要由研究人员在实验室内完成。而临床研究又包括I、II、III、IV期临床研究,所有临床方案必须经过伦理审评委员会的审查通过。在美国,还须向FDA提交申请,在中国,则需获得CFDA正式批准方可进入临床。

 

漫长的药物研发周期成了横亘在医患之间最远的距离,直接关乎生死。如果能通过AI技术加速药物筛选,帮助药物研发,最快速地找到最有效的药物,或许不仅能早日消灭这次新冠肺炎疫情,还能在未来的药物研发中贡献更多有价值的经验。

 

这样的假设并非没有可能。2月3日,华中科技大学同济医学院基础医学院、华中科技大学同济医学院附属武汉儿童医院、西安交通大学第一附属医院、中科院北京基因组研究所、华为云联合科研团队宣布,已经筛选出五种可能对2019新型冠状病毒(2019-nCoV)有效的抗病毒药物。

 

这五种可能对2019新型冠状病毒有效的药物,分别是Beclabuvir,沙奎那韦(Saquinavir),比特拉韦(Bictegravir),洛匹那韦(Lopinavir)和多替拉韦(Dolutegravir)。

据悉,目前联合科研团队正在对上述五种抗病毒药物进行细胞学验证,并推动药物临床试验。本次联合科研团队发布的研究成果都将通过华为云面向生物医药研究机构开放,用于抗病毒药物研发。

 

能在短时间内获得这样的成果,离不开AI技术的加持,考验的是技术平台的底层设计和智能程度。

此次的药物筛选是在几位教授的指导下,针对数十个靶向蛋白和上亿小分子化合物,通过华为云医疗智能体平台完成蛋白质同源模建,分子动力学模拟计算和大规模虚拟药物筛选,短时间内完成了上千万次的模拟计算,让以往耗时数月的计算机辅助药物筛选在数小时内完成。

 

在取得阶段性成果的一周时间内,上述联合科研团队针对2019新型冠状病毒的多个靶标蛋白(其中Mpro蛋白晶体结构由中科院饶子和院士团队提供),除了针对DrugBank库8506已有药物进行筛选,联合团队还针对UniChem小分子库超过1.6亿化合物分子进行了更大规模的药物筛选,筛选出结果可以供相关研究机构和制药企业进行中长期药物研发。

 

依然需要提醒的是,医药研发是一个技术门槛高、业务复杂,周期长的过程,AI辅助药物筛查只是其中一个环节。而华为云想要实现的,是力求通过AI技术、计算机辅助技术帮助到医药领域的专家,加速药物研发过程。

 

医疗 +智能体,全力支撑诊疗与研发

 

如上所述,无论是新冠肺炎的AI+CT 医学影像分析服务,还是大规模计算机辅助药物筛选,都是基于华为云EI 医疗智能体(EIHealth)进行。该医疗智能体主要为基因组、医疗影像、药物研发三个领域提供专业AI 研发平台。

 

据了解,平台的技术支持来源于华为云AI 昇腾集群服务、ModelArts 一站式AI 开发与管理平台的AI 能力。

 

以医学影像分析平台开发构建为例,最终该平台不仅能提供一站式医学影像数据治理、数据标注、模型训练、模型评估、可视化渲染等能力,还能为高校、医院等提供海量AI 算力、平台以及算法的强有力支持。

 

包括上述大规模计算机辅助药物筛选的实践也同样证明了平台搭建后极具延展性的特点,正是基于华为云EI 医疗智能体的平台,计算机辅助药物筛选才能集成医药领域众多算法、工具、AI 模型和自动化流水线。

 

笔者最新了解到,在疫情结束之前,华为云将免费对定点收治医院开放新型冠状病毒肺炎AI 辅助医学影像量化分析服务, 未来也会持续升级肺部全病种(包括肺炎、肺结节、肺癌等)辅诊系统,实现肺部疾病早筛早治。

 

面对这样的特殊时期,科技公司利用自身技术优势,联合社会各方力量开展研发;以科技助力抗疫,需要实力,更体现出责任和使命。