1　背景

近年来，随着5G、人工智能产业的高速发展，AI已经渗透到各个行业。当前，随着人工智能领域，语音交互、计算机视觉和认知计算等技术的逐渐成熟，人工智能的应用场景越发丰富，人工智能技术也逐渐成为影响医疗行业发展、提升医疗服务水平的重要因素，人工智能技术与医疗健康领域的融合不断加深。目前，我国医疗人工智能行业发展已经比较成熟，据有关资料显示，我国医疗人工智能行业的市场规模在2020年已达到265亿元，同比增加了46.41%，同时有关机构预测，2027年其市场规模将达到1400亿元，市场发展潜力巨大。

世界卫生组织国际癌症研究机构（IARC）发布了2020年全球最新癌症负担数据，全球乳腺癌新发病例高达226万例，超过了肺癌的220万例，成为全球第一大癌。乳腺癌的二级预防被公认为最能有效地提高患者生存率和降低死亡率的群防措施。由于中国女性乳腺癌发病年龄年轻化、乳腺体积相对较小以及乳腺结构相对致密和钼靶X线设备的普及化相对低等特点，制约了X线检查在乳腺癌筛查中的应用，而超声安全、有效，适合于任何年龄段女性检查，不受乳腺结构因素影响，且超声仪器普及率在我国相对较高，因此超声已成为我国乳腺癌筛查和诊断的一线方法，并应用于全国30个省（区、市）53个县（区）开展的妇女乳腺癌筛查工作中。但由于基层超声医生技术水平整体不高及超声医生资源紧缺，目前实际进行群体性筛查的妇女人群的数量极其有限。

为解决基层超声医生技术水平整体不高以及医生资源紧缺的瓶颈问题，深圳瀚维智能医疗科技有限公司（以下简称：瀚维）项目团队前期分别进行了相关乳腺超声机器人技术和乳腺超声人工智能技术的研发与临床应用初步研究，并在前期工作基础上，研发高效、精准全自动化的双乳扫查超声机器人，借助大数据人工智能分析，实现乳腺超声机器人规范扫查与人工智能诊断一体化。瀚维产品AIBUS智能乳腺超声扫查机器人的成功应用，对实现乳腺癌的高效群体性筛查具有巨大意义，为乳腺癌患者的早期诊断、早期治疗创造有利条件。

2　实施与应用

瀚维AIBUS智能筛查乳腺超声诊断系统融合人工智能、超声、计算机视觉、机器人与5G等技术，突破全局与局部感知、运动规划、控制与决策和超声医学影像人工智能一系列关键技术，实现乳腺超声自动化、标准化、智能化扫查，并通过人工智能进行辅助判断。创新性地实现了全乳乳腺超声影像云端保存，建立个人乳腺健康档案，实现乳腺全数据可追溯，现场去医生化，突破了群体性筛查瓶颈。构建了从筛查、转诊、治疗、保险全生命周期的国家级乳腺健康管理模式。

图1 AIBUS智能乳腺超声扫查机器人

瀚维AIBUS智能筛查乳腺超声诊断系统与四川大学华西医院、中国人民解放军总医院、中山大学孙逸仙纪念医院、郑州大学附属第一医院、湘雅医院等国内顶尖医院进行临床科研合作，得到国家妇幼、国家卫健委、国家妇儿中心等国家卫生部门的高度关注。在南方科技大学、郑州大学附属第一医院、安徽医科大学第一附属医院、南京医科大第一附属医院、深圳市南山区人民医院、福建省妇幼保健院、四川省妇幼保健院、广东省妇幼保健院、深圳市妇幼保健院等在全国150余个机构进行大规模筛查使用。截至目前，累积筛查案例已经达200,000例，系统化解决了医生严重短缺等系统性问题。

3　应用创新性、难点问题及解决思路

3.1　应用创新性

（1）智扫查：对比传统超声设备，AIBUS一键启动，扫查过程全自动，自动获取标准化乳腺超声影像，实现扫查现场去医生化；

（2）智分析：人工智能技术利用超声影像所包含的空间结构信息和扫查时间序列所包含的动态结构信息，实现对复杂超声影像的人工智能分析，满足乳腺癌筛查需求；

（3）智分类：通过人工智能、大数据技术对AIBUS输出的标准化超声影像进行分析判读，实现初筛分类，辅助医生远程诊断；

（4）智管理：自动登记病史信息、历年超声影像信息、钼靶等其它检查信息的全生命周期健康管理，全数据可追溯，实现健康数据的集中存储管理，促进信息共享流通；

（5）智联动：建立结构化数据平台，政府、医院、保险、研究机构可运用人工智能的方法进行有效分析，如疾病预测、患病区域性分析、康复周期分析等等，得出不同层次、不同方向的研究分析结果，实现联动。

3.2　难点问题及解决思路

（1）现有机器人无法满足大规模医疗服务场景应用

瀚维利用产学研合作、制定规范化的统一标准；降低机器人核心零部件和整机的生产及生产成本，使医疗服务机器人可以“平民化”大规模地覆盖，进而改善人们的生活品质，提高服务品质和效率；进行集成化、轻量化、小型化与模块化研究，使机器人占用空间少，搬运拆卸方便。满足大规模医疗服务场景应用。

（2）现有机器人无法满足高人机共融性的体表贴合作业

AIBUS智能乳腺超声扫查机器人从人体三维结构动态精细化感知、视触觉感知及反馈控制、柔性软体驱动器及形变感知等关键技术协同改进优化，采用多视角下全局环境感知和末端局部感知相融合的动态精细化感知策略，提高人机共融性。

（3）现有AI影像数据对数据入口依赖性高

本产品搭建一套5G智能乳腺群体性筛查解决方案，利用5G高速率、低延时、大连接的特性，覆盖到各个基层医院。机器人现场自动扫查的乳腺数据上传到云端，各大医院的医生同时远程阅片，针对阅片结果差异较大的会进行视频讨论分析，保证最终的病例分析是无误的，在阅片结束后会形成标准化的电子健康档案。实现自采集，自成长，不依赖于医院，获取的数据范围广、渠道更加稳定。

（4）超声影像AI非标准化带来数据一致性问题

本产品通过融合超声、人工智能、计算机视觉及机器人四大领域技术，包含挂号、病史信息采集系统、全自动机器人乳腺扫查系统、远程阅片、大数据系统、检查报告推送及打印系统。从数据的获取、数据的处理、确定型决策、结果的输出实现较完备的标准。

（5）大规模检查治疗场景下易产生人机物信息孤岛

本产品通过建立基于云的全周期健康管理平台，将地点、时间、操作信息、结果以及机器人本身的状态信息、位置信息等都一并管理，统筹规划政务数据资源和社会数据资源，完善基础信息资源和重要领域信息资源建设，形成万物互联、人机交互、天地一体的健康数据网络空间，更好地融合人机物，消除人机物信息孤岛危机。

4　效益分析

智能医疗服务机器人技术与市场的有效融合，特别是规模化的生产后，对产业链用户产生颠覆性影响。群体性乳腺癌筛查系统全面突破基层超声医生匮乏的困境，为基层诊疗、分级诊疗、两癌筛查等全面赋能。实现极大范围的乳腺癌早筛早诊早治，降低国家乳腺癌防控成本，同时为6～7亿妇女的乳房健康保驾护航。整套系统具有较强的战略与经济价值，具有广阔的应用前景与巨大的社会经济效益。

根据测算，每台AIBUS一年可筛查约15,000名适龄妇女，按照全国有2亿左右适龄女性需要每年定期乳腺癌筛查计算，大约需要10,000名乳腺超声筛查专职医生，10,000台便携式超声设备。智能群体性乳腺癌筛查解决方案筛查成本远低于便携式超声，并且无需专职的超声医生现场操作，将节省数10亿的设备购置费和每年至少10亿的人力成本。

5　案例意义

AIBUS作为全球首款智能乳腺超声机器人，不仅颠覆传统乳腺筛查，实现了乳腺扫查的自动化与智能化，更完全解放超声医生，让全自动全乳超声扫查成为现实，大大缓解了当前各级医疗机构超声医生匮乏的窘境，助力各医院减少专业超声医生资源成本投入。使大范围乳腺癌筛查成为可能，让乳腺癌在适龄人群中得以早发现、早治疗，降低乳腺癌的死亡率。群体性乳腺癌筛查方案颠覆了传统的筛查模式，能够完成传统模式不可能完成的目标，小到乳腺癌筛查，大到整个智慧健康行业，都具有巨大的示范作用，为传统群体性筛查任务解决提供了全新的可行的解决思路。

乳腺超声影像人工智能的技术突破意义及作用体现在乳腺影像数据、人工智能算法及应用两方面。医学影像人工智能应用面临的巨大瓶颈就是大量高质量标注数据的获取困难，而且训练所用的标注数据本身对于AI准确度的影响可能要大于算法。通过技术上构建完整的“机器人+大数据+人工智能”生态方案，从数据采集自动化标准化、数据传输/存储/管理云端化、AI困难自挖掘自学习等环节突破，为AI提供源源不断地高质量数据支撑和深度融合专业医学先验知识的模型优化。同样，标准化的机器人扫查数据采集也保证了AI实际部署使用时的数据分布稳定性。因此，基于“机器人+大数据+人工智能”的生态，以体系的角度解决超声影像人工智能的研发和应用问题，有效保证了AI的落地应用，累积产生的大量高质量超声影像数据对医疗影像人工智能研究和行业进步也具有重要意义。

摘自《自动化博览》2021年11月刊