為精準抗擊新冠肺炎,科技企業(yè)開啟了一場“AI抗疫”之戰(zhàn)。
隨著疫情的發(fā)展,我們對新型冠狀病毒肺炎(以下簡稱:新冠肺炎)的了解也在不斷深入。
2月10日,在湖北省召開的新冠肺炎疫情防控新聞發(fā)布會上,武漢市金銀潭醫(yī)院黨委副書記、院長張定宇表示,
現(xiàn)在的診療方案較早期有了一些進步。一是在診斷方面,湖北省不再強調(diào)核酸檢測作為唯一的確診標準;二是在臨床分型上面增加輕型這一類型;三是確診患者推薦用藥有所增加;四是出院標準有規(guī)范,患者臨床癥狀消失,核酸檢測兩次陰性,肺部影像學顯示炎癥明顯吸收方可出院。
可以預見,診療方案會隨著對病毒的更加了解及新技術(shù)的使用不斷進步。目前,以最高效的方式了解病毒屬性,幫助實現(xiàn)臨床確診,并給出最為對癥的診療方案,已經(jīng)成了全國各大科研機構(gòu)攻克的難題。其中,基于AI技術(shù)的精準防控也成為近期的行業(yè)熱點,已有多家科技企業(yè)將其投入應用到了抗擊疫情的第一線。在這場科技與時間賽跑的“算力”之戰(zhàn)中,將會出現(xiàn)哪些變化呢?
“量化”影像,博得治療時機
2月5日,隨著對疾病認識的深入和診療經(jīng)驗的積累,國家層面形成了《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案(試行第五版)》(以下簡稱:診療方案)。
然而,業(yè)內(nèi)對于確診手段的爭議并未停止。2019新型冠狀病毒的遺傳物質(zhì)是單鏈RNA,這是它最核心最明確也最準確的標志。如果檢測到有這個新冠病毒的核酸,那么就能說明存在新冠病毒。
理論上,核酸檢測對于確診新冠肺炎是不可或缺的重要依據(jù),但實際情況與理論仍有差別,在對標本采集的種類、方法、包裝和保存等任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,都可能導致“假陰性”,這也使得新型冠狀病毒感染的核酸檢測只有30%~50%的陽性率。
對此,有專家就建議將CT影像納入確診標準中。目前,在部分地區(qū),CT影像已經(jīng)納入了新冠肺炎的確診手段之一。
第五版治療方案中提到,新冠肺炎患者的胸部影像學,早期呈現(xiàn)多發(fā)小斑片影及間質(zhì)改變,以肺外帶明顯,進而發(fā)展為雙肺多發(fā)磨玻璃影、浸潤影,嚴重者可出現(xiàn)肺實變,胸腔積液少見。
從影像學的特征來說,CT的影像結(jié)果標準化程度高,直觀性強,如果影像結(jié)果能夠快速量化,將輔助醫(yī)生實現(xiàn)更高效的診斷。這樣的思路恰與AI在醫(yī)學影像中已被證實的優(yōu)勢不謀而合。事實上,現(xiàn)在已存在在肺部AI影像方面有成熟產(chǎn)品的科技公司在對接一線戰(zhàn)場,以期為前線醫(yī)生分擔壓力。
基于這樣的現(xiàn)實背景,在了解到CT高效診斷于一線的緊迫性和重要性后,華為云在近日推出了新型冠狀病毒肺炎AI輔助醫(yī)學影像量化分析服務(wù),希望可以緩解精準診斷新冠肺炎影像醫(yī)生緊缺的局面及隔離防控的壓力,從而減輕醫(yī)生診斷的工作負荷。
這項由華為云與華中科技大學、藍網(wǎng)科技研發(fā)的AI輔助醫(yī)學影像量化分析服務(wù),主要基于華為云計算機視覺與醫(yī)學影像分析等AI技術(shù)。通過對數(shù)百例新冠肺炎案例以及正常案例進行分析,結(jié)果顯示,華為云AI量化輔助診斷服務(wù)實現(xiàn)病灶區(qū)域分割DICE(預測病灶和真實病灶的重合度)及AVD(預測病灶體積與真實病灶體積誤差)指標在業(yè)界處于領(lǐng)先位置,與醫(yī)生用手工精準勾勒的結(jié)果高度一致。
同時,華為云AI量化輔助診斷服務(wù)還可實現(xiàn)單病例量化結(jié)果秒級輸出,AI+醫(yī)生復核的總體效率是純?nèi)斯ち炕u估速度的數(shù)十倍,可大幅提升診斷效率。

考慮到核酸檢測在新冠肺炎確診中的重要地位,華為云不僅用AI技術(shù)幫助醫(yī)生在醫(yī)學影像診斷率上發(fā)力,還助力開發(fā)了提升核酸檢測準確率的解決方案。1月30日,希望組生物科技有限公司宣布完成了基于納米孔測序技術(shù)的新型冠狀病毒核酸全長檢測試劑盒,以及基于納米孔測序技術(shù)的宏基因組病原體檢測方法。數(shù)字化轉(zhuǎn)型的腳步更穩(wěn)一些。
據(jù)了解,希望組和華為5G和華為云技術(shù)團隊一起,完成了實時機動的測序數(shù)據(jù)的上云傳輸和計算實驗,并通過華為云服務(wù)與AI技術(shù)能力,快速分析得到計算結(jié)果,從而確保在沒有固定IT基礎(chǔ)設(shè)施的臨時區(qū)域或缺少有線網(wǎng)絡(luò)和本地計算資源的地點,也能夠通過無線網(wǎng)絡(luò)進行病原體的檢測和分析。
可見,只有每個檢查環(huán)節(jié)的準確率提升,新冠肺炎的總體確診準確率才能相應提升,以此為患者獲得最佳治療時機。
“篩選”藥物,加速研發(fā)進程
第五版診療方案中提到,目前沒有確認有效的抗病毒治療方法,并提出避免盲目或不恰當使用抗菌藥物,尤其是聯(lián)合使用廣譜抗菌藥物。
這給新冠肺炎患者的對癥治療帶來了極大挑戰(zhàn)。實際上,在以往的疫情中,尋找治療藥物一直是最為艱巨的任務(wù)。首都醫(yī)科大學附屬北京朝陽醫(yī)院副院長童朝暉近日就撰文寫到,新藥的上市耗資巨大,且時間漫長。自2003年SARS后,人類又經(jīng)歷了H5N1、H1N1、H7N9、MERS等病毒的肆虐,漫長的17年,有效的抗病毒藥卻仍未出現(xiàn)。從中可以看出,短期內(nèi)想要研發(fā)出針對新冠肺炎的有效抗病毒藥物,將是異常艱難的。
一個藥物從被發(fā)現(xiàn)到被應用,再到臨床要經(jīng)歷漫長而艱難的過程。對于新藥的研發(fā),基本經(jīng)過了新藥的發(fā)現(xiàn)、臨床前研究和臨床研究3個重要過程,其中新藥的發(fā)現(xiàn)和臨床前研究主要由研究人員在實驗室內(nèi)完成。而臨床研究又包括I、II、III、IV期臨床研究,所有臨床方案必須經(jīng)過倫理審評委員會的審查通過。在美國,還須向FDA提交申請,在中國,則需獲得CFDA正式批準方可進入臨床。
漫長的藥物研發(fā)周期成了橫亙在醫(yī)患之間最遠的距離,直接關(guān)乎生死。如果能通過AI技術(shù)加速藥物篩選,幫助藥物研發(fā),最快速地找到最有效的藥物,或許不僅能早日消滅這次新冠肺炎疫情,還能在未來的藥物研發(fā)中貢獻更多有價值的經(jīng)驗。
這樣的假設(shè)并非沒有可能。2月3日,華中科技大學同濟醫(yī)學院基礎(chǔ)醫(yī)學院、華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬武漢兒童醫(yī)院、西安交通大學第一附屬醫(yī)院、中科院北京基因組研究所、華為云聯(lián)合科研團隊宣布,已經(jīng)篩選出五種可能對2019新型冠狀病毒(2019-nCoV)有效的抗病毒藥物。
這五種可能對2019新型冠狀病毒有效的藥物,分別是Beclabuvir,沙奎那韋(Saquinavir),比特拉韋(Bictegravir),洛匹那韋(Lopinavir)和多替拉韋(Dolutegravir)。

據(jù)悉,目前聯(lián)合科研團隊正在對上述五種抗病毒藥物進行細胞學驗證,并推動藥物臨床試驗。本次聯(lián)合科研團隊發(fā)布的研究成果都將通過華為云面向生物醫(yī)藥研究機構(gòu)開放,用于抗病毒藥物研發(fā)。
能在短時間內(nèi)獲得這樣的成果,離不開AI技術(shù)的加持,考驗的是技術(shù)平臺的底層設(shè)計和智能程度。

此次的藥物篩選是在幾位教授的指導下,針對數(shù)十個靶向蛋白和上億小分子化合物,通過華為云醫(yī)療智能體平臺完成蛋白質(zhì)同源模建,分子動力學模擬計算和大規(guī)模虛擬藥物篩選,短時間內(nèi)完成了上千萬次的模擬計算,讓以往耗時數(shù)月的計算機輔助藥物篩選在數(shù)小時內(nèi)完成。
在取得階段性成果的一周時間內(nèi),上述聯(lián)合科研團隊針對2019新型冠狀病毒的多個靶標蛋白(其中Mpro蛋白晶體結(jié)構(gòu)由中科院饒子和院士團隊提供),除了針對DrugBank庫8506已有藥物進行篩選,聯(lián)合團隊還針對UniChem小分子庫超過1.6億化合物分子進行了更大規(guī)模的藥物篩選,篩選出結(jié)果可以供相關(guān)研究機構(gòu)和制藥企業(yè)進行中長期藥物研發(fā)。
依然需要提醒的是,醫(yī)藥研發(fā)是一個技術(shù)門檻高、業(yè)務(wù)復雜,周期長的過程,AI輔助藥物篩查只是其中一個環(huán)節(jié)。而華為云想要實現(xiàn)的,是力求通過AI技術(shù)、計算機輔助技術(shù)幫助到醫(yī)藥領(lǐng)域的專家,加速藥物研發(fā)過程。
醫(yī)療 +智能體,全力支撐診療與研發(fā)
如上所述,無論是新冠肺炎的AI+CT 醫(yī)學影像分析服務(wù),還是大規(guī)模計算機輔助藥物篩選,都是基于華為云EI 醫(yī)療智能體(EIHealth)進行。該醫(yī)療智能體主要為基因組、醫(yī)療影像、藥物研發(fā)三個領(lǐng)域提供專業(yè)AI 研發(fā)平臺。
據(jù)了解,平臺的技術(shù)支持來源于華為云AI 昇騰集群服務(wù)、ModelArts 一站式AI 開發(fā)與管理平臺的AI 能力。
以醫(yī)學影像分析平臺開發(fā)構(gòu)建為例,最終該平臺不僅能提供一站式醫(yī)學影像數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)標注、模型訓練、模型評估、可視化渲染等能力,還能為高校、醫(yī)院等提供海量AI 算力、平臺以及算法的強有力支持。
包括上述大規(guī)模計算機輔助藥物篩選的實踐也同樣證明了平臺搭建后極具延展性的特點,正是基于華為云EI 醫(yī)療智能體的平臺,計算機輔助藥物篩選才能集成醫(yī)藥領(lǐng)域眾多算法、工具、AI 模型和自動化流水線。
筆者最新了解到,在疫情結(jié)束之前,華為云將免費對定點收治醫(yī)院開放新型冠狀病毒肺炎AI 輔助醫(yī)學影像量化分析服務(wù), 未來也會持續(xù)升級肺部全病種(包括肺炎、肺結(jié)節(jié)、肺癌等)輔診系統(tǒng),實現(xiàn)肺部疾病早篩早治。
面對這樣的特殊時期,科技公司利用自身技術(shù)優(yōu)勢,聯(lián)合社會各方力量開展研發(fā);以科技助力抗疫,需要實力,更體現(xiàn)出責任和使命。