發(fā)布日期：2017-10-27
2分鐘可以做什么事？打電話、發(fā)郵件、刷屏之外，你可能沒想過還能檢測(cè)血液中的白血球數(shù)量。今年五月在 NVIDIA Inception 人工智能新創(chuàng)公司競(jìng)賽上，來自硅谷的初創(chuàng)公司 Athelas 從 NVIDIA CEO 黃仁勛手上接下了火熱新興項(xiàng)目的冠軍，他們利用光譜學(xué)（spectroscopy）及機(jī)器學(xué)習(xí)打造一個(gè)可攜式硬件，2分鐘完成驗(yàn)血，企圖改變傳統(tǒng)血液檢測(cè)的游戲規(guī)則。
圖丨 Athelas 以光譜學(xué)及機(jī)器學(xué)習(xí)打造一個(gè)血液檢測(cè)硬件（圖片來源：DT 君）
人工智能強(qiáng)勢(shì)回歸后，應(yīng)用呈現(xiàn)百花齊放，除了諸多業(yè)者投入影像及語(yǔ)音識(shí)別外，還有一個(gè)領(lǐng)域也是大熱門，那就是醫(yī)療保健，從影像輔助診斷、健康管理及監(jiān)控、醫(yī)療保險(xiǎn)評(píng)估及定價(jià)，一直到癌癥研究、新藥開發(fā)，都有不少初創(chuàng)公司提出很好的概念及作法。調(diào)研機(jī)構(gòu) CB Insights 就指出，去年有將近 70 家以 AI 為核心的醫(yī)療保健初創(chuàng)公司獲得融資，比 2012 年不到 20 件交易案，明顯見到這塊領(lǐng)域快速升溫。
事實(shí)上，每年醫(yī)療相關(guān)支出大約是 7 萬(wàn)億美元，大約占全球 GDP 的 1 成，不僅初創(chuàng)公司躍躍欲試，科技巨頭也不愿錯(cuò)過，今年九月蘋果 iPhone 十周年發(fā)表會(huì)上，蘋果 CEO 庫(kù)克指出：“醫(yī)療監(jiān)護(hù)市場(chǎng)遠(yuǎn)比智能手機(jī)大得多。這將是蘋果未來的大事。”除了收購(gòu) Gliimpse 、Emotient 等公司外，還針對(duì)研究人員開發(fā)出 ResearchKit 應(yīng)用程序，使其可利用 iPhone 進(jìn)行大規(guī)模研究。而 CareKit 則讓研究人員和機(jī)構(gòu)通過手機(jī)的感測(cè)器和工具即時(shí)監(jiān)測(cè)病人。鎖定美國(guó)兩大最花錢的疾?。禾悄虿〖靶呐K病。
顛覆傳統(tǒng)血液檢測(cè)行規(guī)
如果你是《魔戒》（The Lord of the Rings）的粉絲，應(yīng)該會(huì)記得一個(gè)詞 Athelas，那是源自于中土的一種藥草，具有治愈功效?，F(xiàn)實(shí)中的 Athelas 是一個(gè)位在硅谷山景城的新創(chuàng)公司，走進(jìn)辦公室可以看到墻上掛著一張手繪設(shè)計(jì)圖，畫著一臺(tái)外型看起來有點(diǎn)像是亞馬遜智能音箱 Echo 的產(chǎn)品，但功能卻大不同，那是他們開發(fā)用以血液診斷的裝置。
圖丨Athelas 的辦公室墻上掛著一張硬件設(shè)備的手繪設(shè)計(jì)圖（圖片來源：DT 君）
“我們是一家開發(fā)便攜式血液診斷裝置的公司。你腦海中肯定會(huì)浮現(xiàn)幾個(gè)問題，例如這是什么意思？做啥用的？”Athelas 聯(lián)合創(chuàng)辦人 Deepika Bodapati 笑著說，“我們專注在全部血細(xì)胞數(shù)（Complete Blood Count，CBC）。”
當(dāng)我們做健康檢查時(shí)，護(hù)士往往會(huì)替我們抽血，簡(jiǎn)單來說，CBC 就是血液學(xué)檢查，是一種普遍、常規(guī)的檢測(cè)，其中白血球數(shù)值就是一個(gè)指標(biāo)。白血球的重要性在于它是人體中對(duì)抗細(xì)菌的戰(zhàn)將，如果白血球數(shù)量過低就可能引發(fā)感染癥狀，另外，通常某些原因或疾病會(huì)導(dǎo)致白血球數(shù)量異常，例如化療、白血?。↙eukemia）、發(fā)炎等。
一般來說，當(dāng)我們想要檢驗(yàn)血液得到醫(yī)院或檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)，消費(fèi)者除了要花時(shí)間等待檢驗(yàn)結(jié)果，還得支付不便宜的費(fèi)用，特別是美國(guó)的醫(yī)療保險(xiǎn)昂貴，多半會(huì)限制保戶一年內(nèi)可以檢驗(yàn)的次數(shù)（此部分因個(gè)人支付多少保險(xiǎn)費(fèi)用而異），使得患者難以在第一時(shí)間內(nèi)就掌握到身體出了變化，甚至是惡化。
“當(dāng)我們身體不太舒服時(shí)，很習(xí)慣拿了體溫計(jì)放進(jìn)嘴巴，因?yàn)榱矿w溫是評(píng)估身體狀況的一個(gè)指標(biāo)，但為什么我們對(duì)于血液變化的掌握不能像量體溫一樣方便呢？”Deepika Bodapati 強(qiáng)調(diào)。
因此，他們利用機(jī)器學(xué)習(xí)和電腦視覺技術(shù)，打造一個(gè)跟體溫計(jì)一樣簡(jiǎn)單使用、便于攜帶的裝置。只要扎一下手指、將血滴在專屬檢驗(yàn)試片上，把試片放進(jìn)裝置里，接著打開手機(jī)上的 APP，2 分鐘后，你就可以看到白血球數(shù)（WBC）、淋巴球（Lymphocytes）、適中性白血球（Neutrophils）的數(shù)量。
圖丨 APP 會(huì)顯示白血球、淋巴球、中性粒細(xì)胞的數(shù)量及狀態(tài)，相當(dāng)直覺化（圖片來源：DT 君）
血糖機(jī)問世后，讓糖尿病患者得以在家自我監(jiān)測(cè)血糖，Athelas 想得也是一樣的事，讓血液檢測(cè)進(jìn)入居家環(huán)境，就能幫助一般大眾監(jiān)控血液，定期掌握自己的健康狀況，像是接受化療、白血病或嗜中性白血球低下癥（Neutropenia）的患者就有這樣的需求。
除了讓血液檢驗(yàn)的效率提升之外，對(duì)比主要是傳統(tǒng)的計(jì)數(shù)儀、流式細(xì)胞儀（flow based cytometry），新檢測(cè)手段的成本也大大降低。
現(xiàn)在到醫(yī)院驗(yàn)血是使用庫(kù)爾特計(jì)數(shù)儀（Coulter Counter）、Sysmex Counter（Sysmex 為醫(yī)療儀器廠牌）等儀器分析，通常購(gòu)買這些儀器的成本大約是 25 萬(wàn)美元，通過 AI 及電腦則可設(shè)計(jì)出平價(jià)的方案。Athelas 產(chǎn)品除了進(jìn)入診所之外，官網(wǎng)上也提供采訂閱制服務(wù)，用戶訂購(gòu)后，就會(huì)將裝置寄送到消費(fèi)者家中，收取每月 20 美元的費(fèi)用。在家可以得出檢測(cè)結(jié)果，省下交通往返時(shí)間，提升健康監(jiān)護(hù)的效率，同時(shí)費(fèi)用也親民許多。
光靠一滴血真能準(zhǔn)確嗎？
Athelas 硬件只需 3 個(gè)簡(jiǎn)單步驟：滴血、放進(jìn)機(jī)器、打開 APP，就能看到結(jié)果，又省下舟車勞頓、排隊(duì)等時(shí)間跟費(fèi)用成本，確實(shí)很有機(jī)會(huì)顛覆了傳統(tǒng)的規(guī)則，不過，Deepika Bodapati 可能看到了我眼中的疑惑，她接著替我說出了問題：“想必你接下來就會(huì)問準(zhǔn)確嗎？這東西可行嗎？”
特別是血液新創(chuàng)公司 Theranos 爆出史上大騙局，宣稱小量驗(yàn)血就可在 40 分鐘內(nèi)檢驗(yàn)出血型、膽固醇、糖尿病、懷孕等 200 多種檢測(cè)結(jié)果，公司市值一度飆高到 90 億美元，但卻因拿不出數(shù)據(jù)而被揭穿，此事件卻也拖累了從事血液檢測(cè)的新創(chuàng)公司，受到外界質(zhì)疑以及影響募資。
“所以我們從第一天就都把數(shù)據(jù)公開在網(wǎng)站上，同時(shí)持續(xù)做很多研究、臨床測(cè)試，跟學(xué)校、醫(yī)療院所合作，對(duì)我們來說是最重要的事。”Deepika Bodapati 強(qiáng)調(diào)。例如 Athelas 與高資訊吞吐量的醫(yī)院合作，像是 FEMAP 家庭醫(yī)院。
另外，也做了與傳統(tǒng)檢測(cè)方式的對(duì)比研究，護(hù)士替患者采血使用傳統(tǒng)方法檢驗(yàn)，隔一分鐘之后，再抽一次血使用 Athelas 方法檢驗(yàn)，進(jìn)行兩者比較，從 170 位病人的研究結(jié)果顯示 Athelas 達(dá)到了符合黃金標(biāo)準(zhǔn)（Gold Standard）裝置的水準(zhǔn)。
美國(guó)食品藥物管理局（FDA）依照用途及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)將醫(yī)療器材分為三類：第一類（Class Ⅰ）器材屬于低風(fēng)險(xiǎn)，不用于維護(hù)病人生命，不致于危害病人的健康，例如牙線、鏡片、繃帶等。第二類（Class Ⅱ）器材的風(fēng)險(xiǎn)高于第一類，需要更多監(jiān)管和控制來確保其安全性及有效性，例如避孕套、衛(wèi)生棉條、助聽器、血壓計(jì)等。第三類（Class Ⅲ）器材的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最高，大部分是用以維持病人的生命與健康，或是植入體內(nèi)，例如心臟瓣膜、人工心臟等。
目前 Athelas 硬件正在 FDA Class II 的審查階段。不過，通過與醫(yī)院合作研究，已經(jīng)小量在診所環(huán)境和家庭用戶使用，目前每天有 80 名病人使用這個(gè)裝置，用來監(jiān)控自己的病情。
DT 君也采訪了專業(yè)醫(yī)師的看法，一位不愿具名的放射腫瘤科醫(yī)生指出，重點(diǎn)還是得看是否通過 FDA 認(rèn)證，“如果通過了，就代表認(rèn)同這個(gè)檢驗(yàn)器材等同于現(xiàn)有的血球計(jì)數(shù)儀。”但若從商業(yè)模式來看，他相當(dāng)看好 Athelas 的機(jī)會(huì)，“在美國(guó)應(yīng)該會(huì)成功，主要是美國(guó)幅遠(yuǎn)廣大，遠(yuǎn)距看診跟開立處方很早就上路，加上看診費(fèi)用相當(dāng)昂貴，這是硬需求。未來遠(yuǎn)距‘檢測(cè)’一定會(huì)被認(rèn)可為正式醫(yī)療紀(jì)錄，只是時(shí)間上的問題。”他說。
Athelas 提出的便利、低成本的概念確實(shí)良好，有助于患者進(jìn)行自主管理，更有效率的掌握身體狀況，再加上利用深度學(xué)習(xí)、遠(yuǎn)距醫(yī)療等技術(shù)符合趨勢(shì)走向，讓 Athelas 在今年八月完成了一筆 370 萬(wàn)美元、由紅杉資本領(lǐng)投的種子輪募資，而 Athelas 的天使投資人則有基因檢測(cè)公司 Color Genomics 聯(lián)合創(chuàng)始人 Elad Gil 、云服務(wù)公司 Salesforce 首席科學(xué)家 Richard Socher 等。
圖丨 3 個(gè)步驟就知道白血球的數(shù)量
用于協(xié)助癌癥及心血管疾病患者
Athelas 團(tuán)隊(duì)成員相當(dāng)年輕，Deepika Bodapati 和另一位創(chuàng)辦人 Tanay Tandon 分別只有 22、20 歲，并借由不同的專業(yè)實(shí)現(xiàn)了事業(yè)上的互補(bǔ)性，Tanay Tandon 是斯坦福人工智能實(shí)驗(yàn)室的成員（Stanford AI lab），專長(zhǎng)在于機(jī)器視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)。而斯坦福大學(xué)除了 AI 之外，將分子影像研究用于癌癥診療在國(guó)際間同樣相當(dāng)知名，Deepika Bodapati 就是來自斯坦福多模態(tài)分子影像實(shí)驗(yàn)室（Multimodality Molecular Imaging Lab ，MMIL）的研究員。
圖丨Athelas 兩位聯(lián)合創(chuàng)辦人 Tanay Tandon（左）、 Deepika Bodapati（右）（圖片來源：DT 君）
其實(shí)，Tanay Tandon 最早在 2014 年就創(chuàng)立了這家公司，那年他只有 17 歲，當(dāng)時(shí)他的構(gòu)想是設(shè)計(jì)一個(gè)特殊的顯微鏡組接在手機(jī)鏡頭上，利用機(jī)器學(xué)習(xí)和電腦視覺算法，從血液中辨識(shí)是否得到瘧疾，還獲得了 YCombinator Hackathon 比賽的第一名，不過在當(dāng)時(shí)要實(shí)現(xiàn)的難度頗高，加上他認(rèn)為應(yīng)該要讓設(shè)備和服務(wù)變得更專業(yè)化，故在一年半前調(diào)整方向，轉(zhuǎn)為打造一個(gè)獨(dú)立的裝置，并且與醫(yī)療保健機(jī)構(gòu)合作。
對(duì)于這款裝置的設(shè)計(jì)關(guān)鍵要素，Tanay Tandon 指出，硬件的核心是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（actuation system），利用高斯邊緣自動(dòng)對(duì)焦算法（Gaussian edge autofocusing algorithm）建立一個(gè)捕捉細(xì)胞的標(biāo)準(zhǔn)方法，同時(shí)，把美國(guó)疾病管制與預(yù)防中心（CDC）公開的影像數(shù)據(jù)、斯坦福大學(xué)和加利福尼亞大學(xué)舊金山分校（UCSF）的研究人員搜集的血液資料，匯整成訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，再利用電腦視覺和深度學(xué)習(xí)來辨識(shí)、分類細(xì)胞種類。而 Deepika Bodapati 則是負(fù)責(zé)開發(fā)快速染色機(jī)制，與血液細(xì)胞接觸后，不僅能讓細(xì)胞成像，更會(huì)凸顯它們的型態(tài)，讓機(jī)器“看懂”。
圖丨不同于傳統(tǒng)的計(jì)數(shù)儀、流式細(xì)胞儀，Athelas 以深度學(xué)習(xí)作為系統(tǒng)核心（圖片來源：DT 君）
目前 Athelas 除了與癌癥學(xué)家合作，將設(shè)備用來幫助癌癥患者監(jiān)測(cè)化療后的進(jìn)展，未來更希望應(yīng)用在心臟疾病的預(yù)防。在美國(guó)，每一天就有超過 2000 人死于心臟病或中風(fēng)，心血管疾病堪稱是美國(guó)第一大殺手，過去 10 年中有大量研究顯示，心臟病發(fā)作并不全然是因?yàn)槟懝檀歼^高、脂肪塞住血管，造成動(dòng)脈阻塞最大的罪魁禍?zhǔn)灼鋵?shí)是發(fā)炎。“這不是我們憑空想象，不少文獻(xiàn)就指出心臟病與白血球是有關(guān)聯(lián)的。”
Tanay Tandon 指出，在心臟病爆發(fā)前兩三天，體內(nèi)發(fā)炎狀況會(huì)來到高峰，也就是一個(gè)警訊，而且心臟病在家里發(fā)生的情況往往比在醫(yī)院高出許多，所以如果用戶能夠在家檢視血液中的白血球數(shù)量，其實(shí)就可以察覺身體已經(jīng)開始出狀況，必須趕快前往醫(yī)院檢查、服藥，如此就能預(yù)防心臟病發(fā)、中風(fēng)等憾事發(fā)生。
對(duì)于 Athelas 的未來計(jì)劃，Tanay Tandon 指出，他們正在努力將更多的功能整合到系統(tǒng)里，像是發(fā)炎追蹤，尿道感染、更多的細(xì)胞計(jì)數(shù)等，這需要和現(xiàn)有的臨床醫(yī)學(xué)界合作，另一個(gè)目標(biāo)就是把設(shè)備帶進(jìn)更多的護(hù)理站、家庭以及醫(yī)院。
來源：DeepTech深科技（微信號(hào) mit-tr）
