新一轮人工智能蓬勃发展,AI对医疗这一垂直领域的影响如何?我国医疗器械在科技创新领域又有哪些突破?
9月30日,记者获悉,由国家高性能医疗器械创新中心牵头,联合哈尔滨工业大学(深圳)、爱思唯尔共同编制的《中国医疗器械创新研究白皮书》(以下简称“白皮书”)在第92届中国国际医疗器械博览会(CMEF)上发布,该博览会日前在广州广交会展馆举行,CMEF被誉为全球医疗“风向标”。
该白皮书紧扣产业发展需求,充分整合高校科研深度、产业实践经验、行业传播影响力及全球学术资源的协同创新合力,基于爱思唯尔Scopus和SciVal科研大数据平台,系统梳理了过去十年(2015年~2024年)全球医疗器械领域的科研产出、学术影响力与竞争格局。
中国科学院院士、国家高性能医疗器械创新中心主任郑海荣表示,“当前,人工智能等前沿技术正在重塑医疗器械的底层逻辑,推动行业从机械执行迈向自主认知,从经验诊断迈向数据决策,从通用治疗迈向个性化精准医疗,加速形成医疗器械领域的新质生产力。”
哈尔滨工业大学(深圳)医工学院执行院长马婷表示,医疗器械作为传统行业,其本身创新发展“瓶颈”明显,如今人工智能兴起,但是很多前沿技术在医疗器械的转化周期比较长,形成矛盾,希望通过白皮书,让大家看到未来医疗器械兴起的趋势,敢于去创新。
手术机器人、脑机接口方向成为医疗器械智能化发展的重要赛道
白皮书显示,2020年~2024年间,全球医疗器械领域AI相关研究累计发文约36.3万篇,占领域总产出的四分之一以上。AI相关的医疗器械研究主要聚焦人工智能技术在医疗器械行业中的落地应用,包括辅助诊断、医学影像分析、疾病预测、手术规划、个性化治疗、慢病管理等多元场景的智能化转型与创新。
其中,中国AI应用的相关发文量达到81066篇,位居全球首位。在科研影响力方面,英国在主要产出国家中归一化引文影响力(FWCI)最高,达到1.56,显示其研究成果在国际上具有较高的学术影响力。
在医疗器械领域的AI应用方向上,全球的研究类型以“应用技术性研究”和“工程—技术混合研究”为主,体现出该方向对技术落地、工程实现以及多学科协同创新的高度重视。
值得注意的是,全球多家企业在该方向展现出强劲的科研产出和较高的国际学术影响力。在全球发文量前十的公司中,美国公司占据五席,包括Alphabet Inc.(谷歌母公司)、IBM(国际商业机器公司)、GE Healthcare(通用电气医疗)、General Electric(通用电气)、Johnson&Johnson(强生)等。
此外,手术机器人和脑机接口方向也成为医疗器械智能化发展的重要赛道。手术机器人作为医疗器械高端装备的重要代表,正推动外科手术迈向智能化、精准化和微创化。就发文规模而言,近五年来,美、中两国共同主导手术机器人赛道的科研产出。在学术影响力方面,英国的FWCI在主要产出国中居全球首位,达到1.71,显示其在手术机器人赛道的研究成果具有很高的国际影响力。中国在应用和转化潜力方面表现尤为亮眼,其论文被专利引用的比例达到4.0%,在主要国家中最高。
脑机接口研究在2020~2024年间保持高速增长,累计产出7533篇论文,复合年均增长率达13.9%,明显快于医疗器械领域整体增速(5.8%)。中国在该方向的科研活跃度尤为突出,近五年发表2667篇论文,居全球前列,学术影响力(FWCI)达到1.56,亦高于全球平均水平。中国脑机接口相关论文被专利引用的比例为5.8%,在主要国家中与英国并列最高,显示出科研成果在产业化和技术转化方面的强大潜力。
学科交叉与技术融合趋势明显
白皮书指出,2015年至2024年全球医疗器械科研进入活跃发展期,相关研究论文数量从17万余篇增至30万余篇,复合年均增长率(CAGR)达到6.5%,高于同期全球整体科研增速(CAGR=4.4%)。从国家分布来看,美国十年来累计发表超过50万篇论文,位居全球首位,中国以48万余篇位列第二,印度、德国和英国紧随其后。中国科研产出增长迅猛,近年来增速明显快于欧美主要国家。
数据显示,医疗器械领域的研究热点体现出显著的学科交叉与技术融合趋势。“脑机接口系统”“经导管主动脉瓣置换术的创新”“增强人机交互的柔性传感器”和“水凝胶在伤口愈合中的创新应用”等位列全球高产出主题,涵盖了智能医学信号处理、新材料传感器、先进介入设备和再生医学等方向。
医学影像、生物材料、纳米医学等新兴科研赛道潜力强劲
白皮书总结道,2020年~2024年全球医疗器械领域的五大新兴热门科研赛道,分别为医学影像技术、生物材料与组织工程、纳米医学、植介入器械和手术机器人。这些方向合计发文量占领域总产出的8.5%,整体学术影响力普遍高于平均水平,是未来行业的重要创新引擎。
其中,医学影像技术是科研产出体量最大的赛道,五年内共发表文献42472篇,显示出医学影像技术因其临床转化价值带来的较高科研创新活跃度。该赛道中,AI技术应用广泛:既赋能脑肿瘤、糖尿病视网膜病变等疾病的智能辅助诊断,结合放射组学推动精准医疗;又通过迁移学习提升模型泛化能力,向眼科等专科场景延伸。未来,其将进一步助力医疗器械行业迈向智慧医疗与个性化医疗。
中国在纳米医学和生物材料与组织工程赛道表现最为突出,发文量和影响力均居世界前列,其中生物材料与组织工程赛道的FWCI高达2.38,位居对标国家第一。不过,中国在手术机器人和植介入器械等赛道的学术影响力仍有差距。
资料显示,国家高性能医疗器械创新中心是工业和信息化部于2020年4月批复建立的国家级重大科技与产业创新平台,由中国科学院深圳先进技术研究院、哈尔滨工业大学等牵头组建。