医学影像的未来，AI加持实现更快速准确的判断

图1：Infervision人工智能辅助诊断提高放射科整体效率

（图源：Infervision）

幸运的是，AI恰好在影像识别和影像处理上可以发挥巨大的作用。据《柳叶刀-胃肠病学和肝病学》新发表的研究成果显示，人工智能辅助内镜检查，可将胃肿瘤漏检风险降低近八成。通过高效的AI算法结合高性能终端处理芯片，可以帮助医生实现更加快速、准确、大批量的医疗影像诊断。

AI医学影像可以分为X光、超声、CT、MRI以及临床诊断内镜等，不同的诊断手段对应着不同的病症特点和发病部位，因此对于AI的处理需求上也有所不同。

图2：AI医学影像分类

（图源：头豹）

图3：AI医学影像辅助诊断的市场预期

（图源：IDTechEx Research）

AI医学影像在应用上已经实现了价值链闭环，接下来将迈向大规模普及，需要在技术和临床上实现双轮驱动。上海交大生物医学工程学院教授钱大宏认为，AI辅助诊断的发展有两个重要要素，一是临床驱动，二是核心技术驱动。要将AI辅助诊断切入医生的工作流，成为临床强刚需，这是落地的关键。

在核心技术的算法层面，多模态输入是当前业界探索的重点，另外实现无监督的人工智能学习也同样重要。但所谓技术落地的关键，不仅指的是AI算法技术，更重要的是软硬件相结合。对于不同AI辅助诊断医疗器械而言，需要有与之场景和算法相匹配的芯片平台，才能真正地将AI的能力放大，实现AI辅助诊断在设备端和临床上的赋能。

那么不同的医学影像诊断，对于芯片平台都有何不同的要求？这要结合各自的诊断设备的技术发展来看。

新一代超声成像是思考模式的转变，作为FPGA领域的知名厂商，Xilinx的产品能够让超声检测从正常顺序采集，升级到整个平面的并行采集。Xilinx的Versal AI系列不仅能够提供一个运行合成孔径或平面波算法的波束成形器，还能在单个芯片上提供128个工作元件和200行的分辨率。通过Xilinx ACAP平台，超声检测设备从心脏成像到腹部成像，再到任何小部件事物检测上，都可以获得每秒几百帧到几千帧的扫描速率。此外，Xilinx ZYNQ-Ultrascale+SoC技术还可以在小型化超声设备中实现多波束成形，在手持设备中整合多达8个并行波束成形器。

图4：Xilinx Versal AI系列的超声检测方案

（图源：Xilinx）

图5：Xilinx的双4K内窥镜设计范例

（图源：Xilinx）

不论是上述何种医疗影像设备，都包含了端侧图像采集、预处理计算、云端数据处理和记录等多个子系统。AI医学影像系统的整体复杂度较高，硬件方案也难以统一，顶层算法开发和底层硬件实现之间的耦合难度较大。为了解决这一难题，Xilinx不仅提供了诸多AI加速芯片平台，也联合算法API厂商和云服务厂商，提供了集成边缘至云端的完整AI医学影像解决方案，从而助力不同类型的AI影像系统开发。

图6：Clarius采用Xilinx Zynq设计的超便携超声设备

（图源：Xilinx）

如何迎合AI医疗诊断的发展需求，快速开发出真正能够赋能临床应用的AI医学影像方案？接下来的这两款评估套件或可助您一臂之力。

第一款是Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC ZCU102评估套件，在贸泽电子上的料号为EK-U1-ZCU102-G-ED。该套件采用了Zynq UltraScale+ MPSoC器件，配有四核ARM Cortex-A53、双核Cortex-R5和基于Xilinx的16nm FinFET可编程逻辑结构的Mali-400 MP2图形处理单元。

图7：Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC ZCU102评估板

（图源：贸泽电子）

该评估套件上集成了4GB 64位的DDR4 SODIMM和512MB的DDR4组件内存，提供了PCIe、USB3、显示端口和SATA接口。ZCU102评估套件具有丰富的板载资源和接口，配合Xilnx的Vivado软件开发平台，可以快速帮助开发者完成基本外设控制，创建逻辑设计，并封装成IP，直接在板上进行IP仿真验证，加速客户的原型开发。

我们推荐的第二款开发板是Xilinx Versal AI Core系列VCK190评估套件，在贸泽电子上的产品料号为EK-VCK190-G-ED。VCK190评估套件设计用于需要高吞吐量AI推理和信号处理的设计。该套件的计算能力是服务器级CPU的100倍，提供各种连接选项和标准化开发流程。对于AI影像计算而言，该套件具有PCIe Gen4接口，支持高计算性能和数据搬运，并且配备面向视频处理应用的HDMI接口，方便直接进行屏幕和传感器的连接。

图8：Xilinx Versal AI Core系列VCK190评估套件

（图源：贸泽电子）

AI驱动下，医学影像行业将会迎来巨变。一项针对2022年国内24个省市的332位影像人进行的问卷调查结果显示：使用AI产品之后，平均每天能完成50例以上的科室比例，从14.76%上升到了34.04%；70.48%的科室有着AI疾病解决方案的采购需求。2023年或将成为智慧医疗的爆发元年。

我们将会看到，随着医保制度的完善和AI影像设备的临床应用比率提高，AI医学影像赛道将会加速进入价值正反馈的周期中，黑科技和白大褂的黑白结合将会为我们带来更智能高效的医疗就诊体验。