2020年中国AI 医疗行业研究报告-艾瑞-202101.pdf
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1、中国AI+医疗行业研究报告 2020年 2 2020.12 iResearch Inc. 摘要 未来趋势:未来AI+医疗知识图谱与AI+医疗算法将持续获得突破,并更广泛、更深度 地赋能医疗全流程。随着AI+医疗未来不断普及,人们对于AI+医疗伦理的重视也会逐 渐增强,随着对AI+医疗伦理监管的不断加强,未来将构建以人为本的AI+医疗生态体 系。 前言:本次AI+医疗研究范畴仅限于围绕临床诊疗开展的核心医疗活动,包括CDSS、 智慧病案、AI+检查、AI+新药研发及手术机器人。目前中国对AI+医疗的需求逐渐扩 大,而供给尚显不足,整体供需并不均衡。AI+医疗行业目前处于快速成长时期。 企业分布:
2、目前AI+核心医疗企业中生态领导者包括百度灵医智惠、科大讯飞、惠每 科技、医渡云等,由于百度灵医智惠在领域内具有以下优势:1)通用AI能力位居第 一;2)AI+医疗实力(构建医学知识图谱、医疗大数据)雄厚;3)核心医疗领域 覆盖场景更为全面,因此在AI+核心医疗领域综合实力处于领先地位。 市场规模:2019年AI+核心医疗软件服务整体市场规模达到20.5亿元。同比增速高达 93.9%,其中CDSS占比最多,达到55.2%,智慧病案位列第二,占比达到25.5%。由 于政策利好及疫情影响,艾瑞推算,2020-2022年的CAGR将达到51.9%,2022年预 计市场规模将超过70亿元。 SMS 来
3、源:艾瑞咨询研究院根据公开资料及自主研究绘制。 rYgVkWnVfWrVpOqR8OcM8OtRqQsQnMjMmMrQeRrQqMbRoPmRMYmQrMMYmQpN 3 AI+医疗发展背景1 AI+医疗发展现状2 AI+医疗典型企业案例分析3 AI+医疗发展趋势4 4 2020.12 iResearch Inc. AI+医疗研究范畴 关注在临床诊疗各环节中,利用人工智能开展的医疗活动 人民卫生出版社医院管理词典中指出:“现代的医疗服务,已从医院内扩大到医院外,形成了综合医疗的概念,医疗 内容也日益广泛,包括增进健康、预防疾病和灾害、健康咨询、健康检查、急救处理、消灭和控制疾病、临床诊疗、康
4、复 医疗等。”艾瑞认为,现代医疗服务中最核心的环节是临床诊疗,即通过各种检查,使用药物,器械及手术等方法对疾病 作出判断和消除疾病,缓解病情等。因此,艾瑞将围绕临床诊疗开展的各项医疗活动定义为“核心医疗”,核心医疗的发 展直接影响了整体医疗的发展进程。本报告聚焦于 “人工智能如何赋能核心医疗领域,从而实现医疗模式的转变与突破”, 研究范围包括CDSS、智慧病案、AI+检查、AI+新药研发及手术机器人。 来源:艾瑞咨询研究院根据公开资料及自主研究绘制。 增进健康 康复医疗 临床诊疗 消灭和控 制疾病 急救处理 健康检查 健康咨询 预防疾病 和灾害 围绕临床诊疗开展的各项医疗活动,其发展直接影响整
5、体医疗发展进程 核心医疗定义 2020年中国AI+医疗行业研究报告范畴 现代医疗服务 核心 AI赋能核心医疗 疾病 判断 检查药物器械 CDSS 智慧病案 AI+影像 AI+病理 基因检测 AI+新药研发 手术机器人 5 2020.12 iResearch Inc. AI+医疗发展历程 中国AI+医疗进入快速成长阶段,着力于探索更多应用场景 1956年人工智能(AI)开始成为独立的研究领域,20世纪前,中外对AI在医疗领域的研究集中在临床知识库上,但由于大 多数临床知识库必须运行在LISP设备上。而由于当时LISP设备尚不能联网且价格昂贵等原因,临床知识库并没有广泛地应 用于临床中。2000年
6、-2015年期间,国外的研究重点为AI在临床知识库外的应用,如手术机器人应用落地、鼓励发展电子 病历等。而中国仍以研究更多类疾病的临床知识库为主,发展相对缓慢。2015年-2017年,由于AI在图像识别方面的准确 率有大幅度提升,AI+影像得以快速发展。得益于在临床知识库的长期研究,CDSS产品走向成熟。2018年后,中国AI+医 疗进入稳定发展阶段,智慧病案等新产品相继面世,目前国产手术机器人尚在研究阶段。 来源:艾瑞咨询研究院根据公开资料及自主研究绘制。 2020年中国及全球AI+医疗发展历程 全 球 1960s开始尝试研发模仿医生 决策过程的临床知识库 1972年,利兹大学研发出第 一款
7、医疗人工智能系统AAP HELP,用于辅助诊断 1976年 , 斯坦 福大学 研发 MYCIN 系 统 ; CASNET 、 PuFF等系统相继问世 1980s 出现少量商业化系统, 如QMR、Dxplain 1985年,成功研制能自主定 位的手术机器人 1987-1994 AI寒冬:政府预 算、资本投入减少 1992年,使用手术机器人进 行髋关节置换术 2000年,达芬奇手术系统获 批用于腹腔镜手术的 2007年,IBM开发Watson系 统 2009年,奥巴马签署APPA法 案,为使用电子病历(EMR) 的医生等提供额外的资金及奖 励 2012年,多层卷积神经网络 的发展使图像识别错误率大
8、大 降低 2014年,Enlitic开发出能从X 光及CT扫描图像识别恶性肿瘤 的软件 2017年,心脏磁共振成像AI 分析软件Cardio DL获批 中 国 1978年,北京中医医院研发 出我国第一个医学专家系统 关幼波肝病诊疗程序 1980s 研究方向多为中医专家 系统 1990s 专家系统进入西医领域, 研发颞颌关节紊乱综合征专家 系统、个儿童心理障碍标准化 诊断与治疗专家系统、心血管 疾病诊断的专家系统等 累计研制出上百个专家系统, 如耳穴信息智能识别系统、口 腔癌/胃癌诊疗专家系统、结 核病诊断专家系统、血气酸碱 度检测分析计算机辅助专家系 统,但几乎没有应用于临床, 为医生所用 2
9、015年,开展AI+影响的相关 研究 2016-2017,市场出现相对 成熟的CDSS产品 2018年,AI开始应用于基因 检测领域 2019年,尝试利用人工智能 打造更科学的智慧病案 6 2020.12 iResearch Inc. 2020.12 iResearch Inc. AI+医疗驱动因素:需求端 2018年中国卫生总费用达到近6万亿元,约为2010年的三倍,同时,2010年-2018年期间,卫生费用占GDP的比例缓慢 上升。从居民个人角度看,受农村整体经济条件及医疗水平等因素影响, 2015-2018年农村居民在医疗保健方面的支出 低于城镇居民,差距基本保持在700元左右。城乡居民
10、医疗保障支出占总消费性支出的比例均有所上升,居民在医疗保健 方面的付费意愿不断增强。艾瑞认为,国家、社会各界及居民个人越来越重视卫生健康,未来AI不仅能帮助医院及药企的 管理与研发,而且能帮助基层医疗机构提升医疗水平,从而满足居民不断增长的医疗保健需求。 来源:艾瑞咨询研究院根据2019年卫生统计年鉴绘制。来源:艾瑞咨询研究院根据2019年卫生统计年鉴绘制。 1443.4 1630.8 1777.42045.7 6.7%7.1%7.3%7.8% 2015201620172018 846929.2 1058.7 1240.1 9.2%9.2% 9.7% 10.2% 201520162017201
11、8 人均医疗保健支出(元)医疗保健支出占消费性支出比例(%) 2015-2018年中国城乡居民医疗保健支出 农村居民 城镇居民 19,980.4 24,345.9 28,119.0 31,669.0 35,312.4 40,974.6 46,344.9 52,598.3 59,121.9 4.8%5.0% 5.2%5.3% 5.5% 6.0% 6.2%6.4% 6.6% 201020112012201320142015201620172018 卫生总费用(亿元)卫生总费用占GDP比例(%) 2010-2018年中国卫生总费用 卫生总费用逐年上升,居民在医疗方面的付费意愿不断提升 7 2020.
12、12 iResearch Inc. 2020.12 iResearch Inc. 2018年全国医疗卫生机构数量接近10万家,其中近95%为基层卫生机构。基层卫生机构中,社区卫生技术人员工作年限多 在10-30年,但高水平人员较少,取得正高/副高资格的医生占比仅有5.1%。提升基层医院尤其是社区医院医疗技术人员的 综合能力能够减少居民对于去基层医疗机构就医的顾虑,促进分级诊疗制度的落实。分城市与乡村来看,城市每千人口卫 生技术人员总数达10.91人,其中药师、检验技师、影像技师等卫生技术人员占比相对较低。城乡间每千人口卫生技术人 员总数仍有较大差距,农村居民在医疗方面有较强付费意愿,但能够获得
13、的医疗资源有限。艾瑞认为,未来AI+医疗通过 向乡村医疗卫生机构提供标准化的产品,能在一定程度上弥补城乡间的医疗资源差距。 AI+医疗驱动因素:供给端 基层与医院、城市与乡村,医疗技术水平仍有较大差距 来源:艾瑞咨询研究院根据2019年卫生统计年鉴绘制。来源:艾瑞咨询研究院根据2019年卫生统计年鉴绘制。 基层医疗卫生机构, 94.6% 医院, 3.3%其他, 2.1% 2018年医疗卫生机构类型及卫生技术人员构成 全国医疗卫生机构总数: 997,443 13.7% 19.8% 20.3% 27.7% 26.5% 23.7% 24.3% 16.1% 15.2% 12.7% 社区卫生服务中心医院
14、 5年以下5-9年10-19年 20-29年30年及以上 5.1% 9.8% 24.7% 20.4% 32.0%29.3% 27.2%30.4% 11.0%10.2% 社区卫生服务中心医院 正高/副高中级师级/助理 士级其他 卫生技术人员工作年限卫生技术人员专业技术资格 2.59 4.01 1.82 2.16 5.08 1.80 2.08 1.82 1.01 整体情况城市乡村 每千人口药师、检验技师、影像技师及其他卫生技术人员数 (人) 每千人口注册护士数(人) 每千人口执业(助理)医师数(人) 2018年中国每千人口卫生技术人员数 总数:6.83 总数:10.91 总数:4.63 8 202
15、0.12 iResearch Inc. 2020.12 iResearch Inc. AI+医疗驱动因素:支付端 医保全民覆盖,需采取有效控费措施减轻医保基金支出压力 国家医保局发布的数据显示,2019年医保覆盖人数达13.54亿人,参保覆盖面稳定在95%以上。在此背景下,国家急需采 取有效的控费方式,保证医保基金的可持续支付能力,并逐渐降低个人支付比例,减轻居民就医压力。目前我国医保主要 按项目付费,监管部门主要通过监控医疗各过程判断医院是否存在不合理检查、滥用药等行为,但由于缺乏判断标准、各 地各级别医疗机构病案记录方式混乱等原因,监管难度较大。为了解决此问题,国家近年来开始试推行基于DR
16、Gs及DIP的 医保支付制度,尝试通过对疾病进行分类、制定标准价格区间等方式减少医疗资源的浪费,从而达到医保控费的目的。艾 瑞认为,AI+医疗中的CDSS或智慧病案产品能有效支撑DRGs及DIP制度的推广与应用。 注释:2019年城乡医疗保险并轨,新农合被纳入城镇居民统计口径。 来源:艾瑞咨询研究院根据国家医保局数据绘制。 来源:艾瑞咨询研究院根据公开资料及自主研究绘制。 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3 6.7 5.9 1.5 1.3 3.8 4.5 8.7 9.0 10.3 20152016201720182019 城镇职工(亿人)新农合(亿人)城镇居民(亿人) 2015-2019年
17、中国全民医保覆盖面情况2020年中国医保按项目支付制度模式及面临问题 居民因病就医 医疗总费用 医保支付:根据医保目录及支付标准进行支付 个人支付医保支付范围以外的医疗费用 补充医疗保险/商业保险对个人进行赔付 全民医保覆盖人数增长及费 用上升使医保基金压力巨大, 医保基因没有得到充分利用 个人支付医保外费用增多, 不合理医药费易产生医患矛 盾,降低患者就医满意度 面临的问题 医保支付方 监管部门对医院不合理医疗行为 监管难度大 居民就医所需医疗总费用增加 9 2020.12 iResearch Inc. 2020.12 iResearch Inc. 38% 34% 4% 6% 3% 2% 2
18、% 3% 2% 2% 4% AI+医疗算法应用 AI+医疗算法生态成熟,核心医疗应用广泛 目前传统的机器学习和深度学习算法已被广泛得应用,来处理临床研究和医疗服务中的结构化数据,如医学影像数据、基 因数据和生物标志物数据;而非结构化数据,如人工笔记、医学期刊与患者调查等则依靠专门的医学自然语言处理技术来 分析。艾瑞通过PubMed公开数据整理,2012-2020年在医学文献中使用到的热门机器学习算法和深度学习算法包括:1) 支持向量机(38%),主要应用于识别成像生物标志物和医疗影像分析;2)神经网络(34%),主要应用于生化分析、 图像分析和药物开发;3)逻辑回归(4%),主要用于疾病风险评
19、估和临床决策辅助系统。 来源:艾瑞咨询研究院根据公开资料整理及绘制。来源:艾瑞咨询研究院根据PubMed公开资料整理及绘制。 临床活动,筛查, 诊断,治疗 电子病案数据 (结构化数据) 人工智能 机器学习 自然语 言处理 诊疗记录、 医嘱等 (非结构化 数据) 2012-2020年医学文献中热门应用算法 主要应用于医 疗影像识别等 2020年中国院内机器学习与自然语言应用场景 主要应用于新药研 发、图像分析等 主要应用于临床 决策辅助系统 CT、MRI影像, 基因数据等 支持向量机 神经网络 逻辑回归 判别分析 随机森林 线性回归 朴素贝叶斯 最邻近算法 决策树 其他 隐马尔科夫模型 10 2
20、020.12 iResearch Inc. AI+医疗痛点分析 AI+医疗存在技术难点与标准缺失,打通数据壁垒成为关键 随着我国医疗体制改革的深化、分级诊疗制度的落实,政府开始加大力度解决医疗资源分配问题以及医疗服务效率问题。 其中,医疗人工智能的广泛应用在提高医疗质量和服务效率、减少误诊误治方面发挥了重要作用。然而,目前AI+医疗仍 存在医学数据相关问题、复合人才短缺、行业标准缺失以及医疗科研转化为成熟产品的周期过长等问题。其中,数据的获 取、使用与数据共享是阻碍AI+医疗发展的最大因素。艾瑞认为,由于AI+医疗发展的主要推动力仍是满足医疗行业的刚性 需求,因而AI+医疗在未来必然会打通数据
21、壁垒,实现数据的安全、高质量及共享的应用。 来源:艾瑞咨询研究院根据专家访谈整理及绘制。 医学数据问题复合人才问题行业标准问题医疗机构合作 合规问题:目前医疗数 据的归属权、使用权、 存储权、交易权利等尚 不明确; 数据质量:当前数据标 注方法、工具、平台不 统一导致的标注质量不 一致; 数据共享:医疗数据目 前仍如“孤岛”,共享 仍待时日 缺乏复合人才:AI+医 疗领域所需人才不仅要 掌握人工智能相应技术, 还需理解医疗业务流程, 目前我国的人工智能人 才培养机制尚无法满足 医疗领域专门人才的培 养需求 缺标准认证尚不健全: 大多数医疗机构对于采 购和使用医疗人工智能 产品的态度是谨慎的,
22、主要原因就是此类产品 缺乏相关标准,无法得 到国家认证许可,但深 层原因在于目前国家层 面的相关技术标准仍不 健全 转化路径过长:目前的 合作模式大多是企业与 医疗机构合作进行相关 医疗人工智能的科研, 但科研成果转化为成熟 产品路径过长,其中涉 及的知识产权、利益分 配、品牌所有权等诸多 不确定因素都会影响 AI+医疗的落地 2020年中国AI+医疗痛点分析 11 AI+医疗发展背景1 AI+医疗发展现状2 AI+医疗典型企业案例分析3 AI+医疗发展趋势4 12 2020.12 iResearch Inc. 2020.12 iResearch Inc. AI+医疗投融资分析 行业处在成长期
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