GI Genius：美敦力与英伟达共同实现的AI创新

前言

- preface -

美敦力正在扩大其与英伟达(NVDIA)，Cosmo Pharmaceuticals的人工智能合作，后者是一家开发用于在内窥镜检查期间自动发现健康问题的插件软件的公司。

Cosmo此前获得了FDA对其GI Genius系统的批准，自2021年以来一直由美敦力独家分销。GI Genius模块具有承载多个AI算法的能力，利用先进的算法处理图像，检测和标记与息肉一致的异常，包括小的扁平息肉。

现在，这家医疗科技巨头计划扩大其合作，目标是建立一个能够托管来自第三方开发人员的多个基于人工智能的诊断的平台。在添加了NVIDIA的Holoscan和IGX技术后，Cosmo将推出一个创新中心网站，以帮助第三方开发人员使用基于云的平台更好地训练和验证他们自己的AI模型。这也将使他们能够使用GI Genius模块来分发他们的模型。

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对话英伟达医疗负责人Kimberly Powell

- Interview with Kimberly Powell-

Kimberly Powell, VP of Healthcare at NVIDIA

去年，美敦力公司和Cosmo智能医疗设备宣布与英伟达合作，为GI Genius™打造了一个新的人工智能平台，这是第一个由人工智能驱动的内窥镜模块。在医疗保健领域使用人工智能的趋势正在显著增长，部分得益于美敦力等公司之间的合作。

为了了解英伟达对人工智能和医疗保健技术未来的看法，我们与英伟达副总裁兼医疗保健负责人Kimberly Powell进行了交谈，她分享了为什么她认为这项技术可以成为每个人（包括患者和医生）的医疗“副驾驶”。

Q: 英伟达为什么要在医疗保健领域投资？

KP:: 当我加入英伟达时，我最先打的一个电话是给一家以构建CT扫描仪闻名的公司。医疗技术行业关注的一个重点是看清人体内部情况，医疗设备可以产生大量的视觉数据。这些数据必须被处理并转化为人类可以阅读的内容。这就是我们的工作所在。英伟达的加速计算能够非常快速地处理数据，现在我们可以将各种人工智能应用应用于增强来自医疗仪器和健康记录等信息。除了提供计算平台外，英伟达及其合作伙伴还通过增强医疗保健提供者的运营和临床护理能力，推动向全面患者护理的转变。英伟达在医疗保健领域已经工作了十多年，我们确信这是一个我们正在改变并可以继续大力贡献的行业。

Q: 为什么英伟达选择与美敦力合作？

KP: 美敦力作为医疗技术领域的世界领导者，早就意识到人工智能可以成为医疗保健的副驾驶。通过将人工智能作为医疗保健专业人士的助手，他们可以更早地发现问题，并确保患者获得最佳结果。英伟达正在构建可以帮助医疗保健公司实现目标并惠及患者的计算平台。

自从英伟达开始与美敦力合作以来，我对结直肠癌以及如何利用技术帮助降低息肉错过率有了很多了解。结直肠癌是美国男性的头号癌症杀手，所以，我想不出比这更有意义的工作了。

Q: 英伟达的平台集成将如何帮助提高结肠息肉的检测？

KP: 我们与美敦力共同构建的计算平台可以大规模交付人工智能，将这一功能带到世界上更多的地方，并帮助医生在实时结肠镜检查中更早地检测到结直肠癌。此外，该平台可以交付许多人工智能应用程序，扩展设备的功能。一切都归结于软件和更新的便捷性。我总是回想起智能手机，它们通过空中更新持续改进。我们为GI Genius™智能内窥镜系统创建的平台也是类似的情况。

Q: 最近，美敦力进行了一项关于美国人对人工智能感觉的重要调查。总体上显示，美国人对某些应用人工智能，比如诊断疾病，持非常乐观的态度。但调查还指出了一些怀疑。您是否认为随着技术的进化，未来这种情况会改变？

KP: 通过ChatGPT，每个人都可以以某种形式体验人工智能，这将建立消费者的信任。我们通过构建使这些人工智能应用能够大规模训练和部署的计算机，帮助实现了这一巨大的人工智能时刻，例如，甚至我八岁的女儿都可以与人工智能互动。祖父母们也谈论他们如何使用ChatGPT。如果你静下心来思考一下，作为一名科技消费者，这个巨大的时刻是如何让你个人感到震惊的，你可能会想，“为什么我不希望每个医生都拥有这种能力？”

我再次提到AI是作为一种副驾驶（co-pilot）。它是一个助手，帮助人们自动化。它帮助将信息汇集在一个地方，这并不是要完全自动化所有流程，而是要增强它们。我认为，如果世界真正理解了这一点，人们将会想要这种类似与第二双眼睛的“增强”功能。他们会希望这些工具能够供每个临床医生使用，改变他们工作，提升他们的专业技能。

02

GI Genius™

- GI Genius Intelligent Endoscopy -

FDA新闻 （2021）：批准首个将人工智能引入内窥镜检查的系统

GI Genius™模块发展背景

GI Genius™智能内窥镜模块是首个将人工智能引入内窥镜检查的系统。它作为一种工具，旨在在结肠镜检查期间检测可能发展为癌症的结直肠息肉和病变，帮助医生在实时结肠镜检查中降低异常息肉的漏诊率。这些息肉可能会进展为结直肠癌。GI Genius™模块由Cosmo Intelligent Medical Devices（IMD）开发和制造的深度学习、辅助检测息肉的系统。它由美敦力公司进行市场推广和分销。

目前，GI Genius™模块具有一个AI软件应用程序，可以帮助检测癌前息肉。值得一提的是该系统具有计算能力，有潜力托管多个AI软件应用程序。

美国食品药品监督管理局（FDA）于2021年4月批准了GI Genius系统的de novo许可。该系统还在欧洲获得了CE认证。它还在亚洲、澳大利亚和中东部分市场上市。

2022年10月，美敦力与一家服务残疾退伍军人拥有的小型企业合作，获得了向美国各地的115家退伍军人事务部医疗设施安装GI Genius系统的合同。这使退伍军人在结肠镜检查期间可以获得AI辅助的结肠癌筛查。

2023年3月，Cosmo与美国软件公司NVIDIA合作，将NVIDIA的AI技术整合到GI Genius内窥镜设备中，为改善患者护理带来新的基于AI的解决方案，使临床决策更加明智，减轻医疗差异，从而改善患者预后。

美敦力将向美国62家内窥镜设施捐赠133台GI Genius系统，通过亚马逊网络服务（AWS) 支持的美敦力健康平等援助计划，为低收入和未受到关注的社区提供结直肠癌筛查服务。

GI Genius设计和功能

GI Genius是一种智能内窥镜模块，利用先进的AI在实时将病变标记为癌前阶段，这些病变可能被人眼忽略。

它使用先进的算法处理图像，可以检测和标记息肉中的异常，如小型扁平息肉。GI Genius系统设计用于容纳多个AI算法，并且可以实时自动检测结直肠息肉的形状、大小和形态。它可以无缝集成到所有主要的内窥镜处理器品牌中，如奥林巴斯、富士胶片和佳能。

这款基于AI的计算机辅助阅读工具旨在帮助内窥镜医生在进行黏膜评估的标准白光内窥镜检查中识别结肠粘膜病变，如息肉和腺瘤。

该系统具有通用兼容性，是结肠镜检查过程中的第二位警惕观察者，可以提高腺瘤检出率（ADR），有助于降低结直肠癌的风险。

GI Genius系统效率详情

GI Genius模块的灵敏度率达到了99.7%，假激活率不到1%。它可以在实时检查中比内窥镜医生快82%地识别息肉。

研究表明，GI Genius系统的AI可以提高筛查结肠镜检查时的ADR，每增加1%的ADR可以减少3%的结直肠癌风险。

对136名胃肠病专家进行的30万例结肠镜检查的研究显示，ADR在7.4%至52.5%之间。

GI Genius AI Access平台

美敦力致力于引入创新方法，将医生和患者与创新联系起来。医疗技术发展中增长最快的领域之一是创建AI软件应用程序以改善患者的预后。开发人员擅长构建AI软件应用程序，但他们通常缺乏商业渠道或资源来将这些应用商业化。

我们的愿景是通过我们自己分销和推广的GI Genius™ AI辅助结肠镜检查软件，提供持续的解决方案，加速AI创新，通过与新合作伙伴建立的新合作伙伴关系，将额外的受监管AI软件引入医疗保健领域，托管在GI Genius™模块上。

美敦力将管理与第三方开发人员的业务协议，以在GI Genius™模块上托管新开发的AI软件算法。

一旦符合监管要求，预计任何新添加到GI Genius™模块的AI软件都将是新老客户可选择的可选附加组件。定价模型将在市场推出前确定。美敦力将直接向客户销售新的第三方AI软件。美敦力将在客户现场为当前的GI Genius™模块升级新的AI软件。任何希望获取附加AI软件的现有客户都可以使用他们当前的GI Genius™模块。

英伟达Holoscan计算平台

GI Genius AI Access平台是一个SaMD应用程序市场。AI辅助的结肠镜检查系统将通过AI增强的诊断图像帮助医疗专业人员。

Cosmo推出了集成了NVIDIA的Holoscan和IGX的创新中心网站，它允许第三方开发人员使用云平台构建和测试他们的医疗程序AI模型，并最终通过GI Genius模块分发它们。

NVIDIA Holoscan是传感器处理平台，可以简化实时洞察的人工智能和高性能计算（HPC）应用程序的开发和部署。加速整个工作流程，它提供了构建人工智能应用程序和部署从边缘到云端的传感器处理能力所需的软件和硬件。

NVIDIA Holoscan for Medical Devices提供了加速的全栈基础设施，可用于在临床边缘进行可扩展、软件定义和实时处理流媒体医疗数据。使用Holoscan，开发人员可以构建直接将AI应用程序带入手术室的医疗设备，处理流式传感器数据进行AI推断，帮助临床团队做出针对患者的决策和建议。

从Holoscan SDK开始构建传感器数据处理流程，满足延迟要求并从数据中心扩展到边缘。

NVIDIA IGX Orin™是一款高性能的人工智能平台，具备工业级硬件、生产级软件堆栈和企业支持。专为工业和医疗环境而设计，IGX提供业界领先的性能、安全性和功能安全，并提供长达10年的支持。

NVIDIA IGX Orin™

GI Genius模块的临床试验

GI Genius系统的安全性和有效性在一项名为DETECT的随机、国际、多中心临床研究中进行评估，该研究在美国和欧洲进行，包括意大利和英国。

共有249名参与者参加了该研究，其中229名完成了研究并包括在主要有效性分析中。他们被随机分配接受GI Genius辅助结肠镜检查或标准白光结肠镜检查。

该研究的主要终点是腺瘤漏诊率（AMR），即第二次结肠镜检查中发现的未在第一次结肠镜检查中检测到的腺瘤或癌症的百分比。

研究发现，患者在第一次结肠镜检查中使用GI Genuis辅助时，其AMR明显低于第一次结肠镜检查中使用的标准白光内窥镜。与标准结肠镜检查相比，GI Genius在初次结肠镜检查中减少了约50%的漏诊率。

临床试验结果表明，使用GI Genius显著降低了腺瘤和息肉的漏诊率，进一步证实了该系统带给结肠镜检查程序的进步。

DETECT试验结果文献

03

美敦力的布局

- Why is this the strategic direction of Medtronic? -

分销和推广AI辅助软件

美敦力致力于引入创新方法，将医生和患者与创新联系起来。医疗技术发展中增长最快的领域之一是创建AI软件应用程序以改善患者的预后。开发人员擅长构建AI软件应用程序，但他们通常缺乏商业渠道或资源来将这些应用商业化。

我们的愿景是通过我们自己分销和推广的GI Genius™ AI辅助结肠镜检查软件，提供持续的解决方案，加速AI创新，通过与新合作伙伴建立的新合作伙伴关系，将额外的受监管AI软件引入医疗保健领域，以托管在GI Genius™模块上。

美敦力将管理与第三方开发人员的业务协议，以在GI Genius™模块上托管新开发的AI软件算法。

一旦符合监管要求，预计任何新添加到GI Genius™模块的AI软件都将是新老客户可选择的可选附加组件。定价模型将在市场推出前确定。美敦力将直接向客户销售新的第三方AI软件。美敦力将在客户现场为当前的GI Genius™模块升级新的AI软件。任何希望获取附加AI软件的现有客户都可以使用他们当前的GI Genius™模块。

04

英伟达助力医疗AI创新

- collaboration with nvdia -

在添加了NVIDIA的Holoscan和IGX技术后，Cosmo将推出一个创新中心网站，以帮助第三方开发人员使用基于云的平台更好地训练和验证他们自己的AI模型。第三方开发人员将使用由NVIDIA技术支持的虚拟沙盒，模拟GI Genius™模块的环境，测试医疗AI模型。

Cosmo IMD将负责管理创新中心（innovation center），通过NVIDIA基于云技术和本地AI Access™开发工具包，加快通过GI Genius™模块测试和部署AI算法的创新过程。Cosmo IMD负责对来自第三方开发人员的新AI算法提交进行技术审查。

创新中心（innovation center） 是针对已经确定却尚未满足的临床需求，并希望用AI来解决它具备训练已确定AI算法所需的数据与收集的数据相关联的“ground truth”。

创新中心将提供：

- 软件开发工具包，使算法准备投入生产

- 从PC上的早期原型开发到为获得监管批准而进行的必要测试的完整开发过程

- 在满足所有监管要求之后，将有机会将新创建的AI软件分发到GI医疗设备市场的实时AI平台上

美敦力和Cosmo IMD正在该项目的早期阶段。这两家公司宣布，GI Genius™模块具有托管多个AI软件算法的能力，以鼓励第三方开发者的参与。目前在GI Genius™模块上还没有额外的软件算法可供推广或商业化。所描述的技术正在开发中，尚未商业化或在任何地区销售。关于功能或特性的任何声明都属于前瞻性的性质，并不一定代表最终上市产品的功能。

一旦符合所有监管要求，美敦力将宣布新的AI软件算法的推出。

05

多方共赢

- mutual benefits between 3rd party developers & medronic & patients

创新中心可以吸引人工智能开发者社区的人才，建立战略业务合作关系。让AI开发者社区直接为加速临床护理的人工智能做出贡献。

创新中心的价值在于借助Cosmo IMD的经验和服务，缩短上市时间，并加速将开发成为商业可用技术。

第三方开发人员可以高效地训练和验证他们自己的AI软件，并最终通过GI Genius™模块进行分发。这样的布局是加速创新、更快将基于AI的应用推向市场的一种方式。

第三方开发者有可能获得在GI Genius™模块上分发其AI软件解决方案的权限，这是一个现有的受监管硬件平台，具有庞大的安装基础。

总结

- summary-

英伟达与美敦力共同构建的计算平台在未来可以大规模交付人工智能，将这一功能带到世界上更多的地方，帮助更多的患者。并帮助医生在实时结肠镜检查中更早地检测到结肠直肠癌。此外，该平台可以交付人工智能应用程序，扩展设备的功能，更大程度上帮助第三方开发人员更好地训练和验证他们自己的AI模型。

references

https://news.medtronic.com/why-NVIDIA-is-bullish-on-artificial-intelligences-future-in-healthcare-newsroom

https://www.asge.org/docs/default-source/default-document-library/1-gi-genius-product-brochure.pdf