近日，CHIMA 2020医院新兴技术创新应用典型案例宣讲会在杭州顺利召开。经过激烈角逐，由医智影科技和国内顶级医院联合打造的“基于大数据的智能肿瘤放疗临床靶区勾画”项目，荣获CHIMA 2020医学人工智能创新应用的全国第2名！受到现场各位领导和参会专家的关注！

1.项目简介

肿瘤是危害人民健康的重大疾病，放射治疗是肿瘤治疗的重要手段，约 70% 的肿瘤患者在癌症治疗中需要放射治疗。目前我国每百万人口加速器数量约2.2台，远远落后于发达国家，因此我国放疗总体上处于供给严重不足的状态。

不仅如此，我国还存在放疗中心发展不均衡的问题：一方面，具有丰富治疗经验的大型放疗中心每台加速器日均治疗100例以上患者；另一方面，部分基层放疗中心每台加速器日均治疗患者人数甚至不足10例。

这其中固然有不同放疗中心设备差距的因素，但更重要的原因是不同放疗中心医生水平的差距。相比于高端加速器，高水平放疗医师更为稀缺。并且，放疗医师培养周期长、需大量培训资源，这导致在可预见的将来高水平放疗医师将持续稀缺。

靶区勾画是放疗医师的核心工作，准确的靶区勾画是肿瘤精准放疗的基础，也是放疗医师水平的体现。利用计算机技术，将高水平放疗医师的靶区勾画能力进行提取、抽象、学习、复制、应用，这将从供给侧极大的提高我国放疗的整体质量和效率，是我国肿瘤放疗事业发展的重大需求。

本项目利用自主研发的基于深度学习的人工智能技术，学习顶级医院专家的肿瘤治疗大数据，训练后形成标准勾画水平的网络模型，应用于一线城市三甲医院、市县级医院和民营放疗中心，提高治疗效率，实现治疗水平的均质化，提高患者的五年生存率，从而提高医院的治疗吞吐量（大三甲医院）和留住患者（市县级医院、民营放疗中心），最终提高人民健康水平，具有极高的社会价值和商业价值。

图1 人工智能肿瘤靶区勾画

2.服务内容

放疗行业的主要痛点是放疗中心多，但治疗水平参差不齐，肿瘤医生和物理师缺口大，靶区勾画对预后极其重要，但缺少统一标准，各放疗机构和医生只认顶级医院的标准，靶区勾画使用频次高，但费时费力。

为了解决以上痛点，我们研发了人工智能肿瘤靶区勾画系统，不改变医生既有工作流程的情况下，能够缩短靶区勾画和治疗方案制定过程的时间，对大三甲医院可以提升效率、有效缓解现有医疗资源供需缺口；对其他市、县级医院和民营放疗中心，可以提升勾画水平，真正实现大病不出县，同时产生巨大的商业机会。

在服务方式上，既可以按医院科室为中心的网络部署和使用方式，让肿瘤医生和物理师像上网一样的方式做肿瘤靶区勾画和剂量设计，同时，也可以通过混合云架构设计，支持互联网医疗的远程勾画方式，患者在当地就可以享受到大三甲医院的勾画和治疗水平。

图2 基于混合云的远程勾画系统RT-Mind Cloud

3.关键技术及产品描述

我们依托自主研发的深度学习和医学影像分析核心技术，智能化分析医学影像大数据，全自动分割临床靶区CTV，同时能自动勾画危及器官。

具体来讲，我们采用卷积神经网络（CNN）技术，用最新的双通路网络DPN替换U-NET编码器部件；针对不同器官像素分布不均衡，提出了自适应加权损失函数等方法，对网络进行了改进。很好的解决了网络的泛化能力，能处理靶区和危及器官分割中的类间不平衡问题。深度学习的网络模型如下图所示：

图3 自主研发的深度学习算法网络模型示意图

RT-Mind是业内首创并经临床实测的靶区勾画产品，已支持全身主要癌种，包括术后宫颈癌CTV，根治性宫颈癌CTV，保乳术后乳腺癌CTV，全切术后乳腺癌CTV，结直肠癌CTV，鼻咽癌GTV，鼻咽癌CTV，近距离治疗的勾画，同时支持全身近百个危及器官OARs的勾画，能帮助肿瘤医生和物理师的完成绝大部分耗时的工作。

支持的全身主要癌种如下图所示：

图4 RT-Mind已支持全身危及器官和主要癌种

同时，针对医院常见的多院区管理，放疗科室数据孤岛现象严重，放射治疗流程复杂的情况，本项目已经实现了私有云的勾画系统设计，RT-Mind Web利用私有云web访问协议，可满足互联的多院区同科室内任意地方、任意时间、任意工作人员的日常勾画需求，并可以和既有流程无缝集成，极大的方便科室信息化和智慧化建设要求。

图5 人工智能靶区勾画产品RT-Mind亮点

4.应用效果

因合作需要，我们和全国排名前列的大三甲医院成立联合实验室，将技术融入临床，和医生进行产品深度打磨，做到产品业界第一的水平。

作为业界第一款临床靶区勾画产品，RT-Mind利用深度学习算法和全栈医学图像处理技术，能将靶区勾画时间从2小时缩短到3分钟，效率提升40倍，同时由于采用最高水准的勾画训练样本，临床靶区医生接受程度能达到90%以上。

图6 我们的技术和其他深度学习准确度的比较优势

目前已在包括医科院北京协和医院、河南肿瘤医院、北大深圳医院、江苏省中医院、解放军总医院、北京大学肿瘤医院、天津总医院、山西医科大学一附院、黑龙江肿瘤医院等在内全国数十家医院装机部署，深受用户好评；在美国加州希望之城（City Of Hope）癌症中心等医疗机构装机试用，效果良好。在肿瘤治疗行业上下游领域，我们同瓦里安（美国）、医科达（瑞典）、西安大医集团都有深度合作，为实现数字化、信息化、智慧化放疗科室建设提供支撑。

5.总结

本项目属于医工结合项目，由医科院北京协和医院、河南省肿瘤医院、北大肿瘤医院等国内著名医疗机构和医智影科技有限公司联合打造，利用自主研发的核心技术，做医学成果转化，解决肿瘤放射治疗中最痛的痛点，既能提高治疗工作效率，又能提高治疗水平，实现肿瘤治疗的均质化，已经有全国数十家医院的临床实测和好评。

同时，结合云计算技术，实现了远程勾画的互联网诊疗模式，为真正实现大病不出县，享受均质化治疗服务提供了解决方案。最后，本项目还同时实现了部分外科的术前规划、术中导航、预后评估等领域，为缓解医疗资源紧张，改善治疗水平提供了范本案例。

项目和产品RT-Mind一经推出即受到行业和资本市场的关注，目前已实现全国数十家医院装机部署，具有极高的社会价值和商业价值。

综上，已有的进展和临床落地效果表明，本项目属于典型的医院新兴技术创新应用案例，为提高我国肿瘤治疗水平和患者预后水平，为实现医院科室信息化和智慧化建设提供了良好的样例。