大家周末愉快，马上就是清明节小长假了，2020年终于迎来一个小长假，适当放松一下吧。在本期周报里，我们一起来看一下最近前沿技术领域的新鲜事。
1.最近我国研究人员通过医疗影像资料发现，大脑纹状体功能损伤与精神分裂症有关联，其影像资料可以提供一种定量诊断精神分裂症的方法。这是不是意味着精神疾病以后可以用照CT来诊断了？
2.猿辅导本周宣布完成10亿美元的融资，除了班课，猿辅导的斑马AI课也受到资本关注。AI课有哪些特点，为什么受到资本关注，现在这种课程又面临哪些问题？
3.疫情全球肆虐，呼吸机严重缺乏，医疗器械巨头美敦力宣布公开旗下一款产品的所有技术资料。这对呼吸机扩产会有多大帮助？
一起来看一下吧。
科学家发现精神分裂症精准诊疗的影像学标记
在本次疫情中，AI医疗影像得到了更多应用的机会，多家企业的肺部医疗影像辅助诊断产品，帮助医生提高了阅片效率，为加快患者诊治起到了积极作用。此前，AI医疗影像应用以肺结节和肺癌辅助诊断为主，因为这两个领域数据最多。
医疗影像是一种常见的医疗辅助器械，很多人可能都照过CT。医疗影像可以辅助诊断多个身体器官的疾病，如腹部肿瘤、心脏疾病、眼科疾病、皮肤病等，发现这些器官的病变。但精神疾病还不能靠CT来辅助诊疗。人脑太复杂了，脑科学没研究明白的地方太多了，发生精神疾病，身体会有哪些病变反应，完全不清楚。
精神分裂症作为一种比较严重的精神疾病，更是如此。病因不明晰，也没有确定的实验室检查或者化验结果来帮助医生进行诊断。在临床诊疗中，主要是靠医生的诊断经验，按照诊断分类标准，对症状的典型性进行评价，决定是否确诊。这些标准包括：是否反复出现的言语性幻听；是否有明显的思维松弛、思维破裂、言语不连贯，或思维贫乏或思维内容贫乏；是否有思想被插入、被撤走、被播散、思维中断，或强制性思维，等等。
如果能够找出机体某些病变与精神分裂症有直接关联，并用医疗影像对病变进行呈现，帮助医生来辅助诊断，那么对精神分裂症的诊断会更加高效。
最近，中科院自动化所等国内外机构的研究人员在《自然医学》杂志上发表了针对精神分裂症的最新研究成果，该成果首次提出，纹状体环路功能异常是精神分裂症精准诊疗的有效影像学生物标记。
纹状体是大脑基底核的一部分，基底核位于大脑底部，是大脑皮质层下一群运动神经核的统称，可以控制人体的自主运动，调节细微的意识活动与行为反应，主要包括纹状体、苍白球、黑质、丘脑下颌等部分。
关于纹状体，又涉及到锥体系。大脑皮层控制躯体，最直接的路径统称为锥体系，包括皮质脊髓束和皮质脑干束。锥体系之外，控制躯干运动的其他通路，统称为锥体外系，纹状体是锥体外系的主要部分，其次是前庭小脑系统。可以简单理解，纹状体在调节躯体运动中起到重要作用，另外，近年来还有研究发现其作为基底前脑的一部分，也参与机体的学习记忆功能。
蓝色部分为大脑基底核
striatum为纹状体
纹状体不仅跟运动控制相关，跟记忆相关。研究人员本次的研究发现，其功能损伤还可以作为一个新的生物学定量指标，精准地从健康人群中筛查出精神分裂症患者，并预测患者未来的抗精神病药物治疗效果。
研究人员基于国内多家精神科医院、科室及其他公开的神经影像数据集，对精神分裂症患者的高维度神经影像数据进行解码，提出了纹状体功能异常的概念，对精神分裂症患者的纹状体病理性功能异常进行的定量评估，发现了二者之间的关联。另外，研究团队结合基因表达数据研究了该影像学标记的生物机制，为疾病机制的解析与新药研发提供了可能的新靶点。
总体来说，这项研究在现有数据的基础上，发现了纹状体的机体损伤与精神分裂症存在数据上的关联，以后有可能通过医疗影像来量化判断患者是否真正得了精神分裂症，使确诊过程更客观、高效。
这会涉及到神经影像学的技术，脑电图是比较常见的神经影像工具，这是一种无创的影像方法，脑磁图、磁共振成像、近红外光谱也是以无创的形式来获取脑功能的情况。此外还有有创的方式，比如神经元放电信号和脑皮层电位的测量。
如果这项研究能够深入的话，未来可以通过医疗影像的方式来辅助诊断精神分裂症了。不过现在问题在于纹状体功能异常与精神分裂症之间的病理关系还没有深入研究，如果不能在病理研究上继续获得突破，医学界肯定不敢贸然使用这样一个量化指标。另外研究所发现的关系，是否在更大范围的患者人群的数据上得到验证，也是未知数。这些问题未解决之前，精神分裂症的诊断还得靠医生的经验判断。
资本关注在线教育公司的AI课
本周最受关注的融资事件是猿辅导获得10亿美元融资，资本看中猿辅导的地方，除了现在的主流在线教育模式班课，另外就是斑马AI课。数据显示，斑马AI课2019年收入近10亿。今年其增长状况依然迅猛，3月份AI课整体收入超过3亿。目前“斑马 AI 课”有斑马英语、斑马思维、斑马语文三大 AI 课程产品。其中斑马思维3月份的收入占到了整体的一半，即1.5亿元。
所谓AI课不是通过线上教授AI课程，而是用AI的方式来提供互动，借助一些游戏化的手段和细致碎片的精准流程，让孩子自主学习。这块市场最近一两年内比较火热，在教育领域投入重金但还未有明显成就的字节跳动，目前也将教育布局的重心放在AI互动课上。阿里投资的作业盒子，也推出了AI互动的小盒课堂；这个领域的明星公司流利说已经在美国上市，不过至今还未盈利；作业帮没有独立的AI互动课，不过在其班课中也使用这种AI互动手段；这领域的创业公司如叮咚课堂、葡萄智学等也均获得了融资。
AI互动课的显著特点，当然是用算法来取代真人老师。课程对象基本是年龄较小的中小学生，学生在学习中，可以有一个虚拟的真人形象来直播、录播，也可以通过各种课程画面来传递想要教授给学生的知识点，采用录播视频、3D课件演示、触屏、音效和视觉元素等游戏化互动练习方式，吸引学生的注意力，并用AI机器进行自动评分，增强课程趣味性与吸引力，寓教于乐。
AI互动课起到两大效果，一是取代真人老师，降低教师成本。特别是一对一的课程，边际成本无法有效下降，基本很难盈利，AI互动课在完成前期的研发和后续的迭代后，当学生数量达到一定规模，可以实现平均成本的摊薄、下降；资本对于AI互动课的看好，主要来自于此。二是可以通过游戏化的手段，增强趣味性，吸引儿童的注意力，去解决线上课程弃学现象严重、完成率低的问题。趣味的手段比如抢麦、打分、比赛、弹幕等，也比较适合儿童的性格特点，可以让孩子学习起来更加投入。
教师层面的边际成本不好下降、学生层面的课程完成率低，是制约在线教育发展的两大难题。AI互动课让AI系统与学生互动，为解决这两大顽疾提供了思路，所以受到了业界与资本的关注。
AI互动课比较适合语言类科目，比如英语和语文，以及思维类科目，因为这两类课程适合在视频中一幕一幕去呈现，去引导学生记忆和理解，现在业界的课程主要集中在这两大类。理科类学科如数学，需要教师更多的讲解，做游戏化的设计相对成本更高一些。所以数学类的AI互动课相对较少。
现在不只是AI互动课，小班课与大班课也都在加强AI互动的形式增强课程的吸引力。如作业帮直播课在小学课程中上线了6人小组直播间功能，任意抽调6名学生就可组成一个学习小组，与老师在直播间上课互动，并通过答题方式与其他同学进行能量PK和能量结算，增强课堂的互动性和参与度。在几何学习过程中，开发了几何画板功能，可以对几何概念进行立体、动态展示，学生也可以动手操控三维立体模型，加深理解。
AI课中的组队PK
现在AI互动课的主要问题在于自适应能力不足，还不能做到针对每个学生的特点来决定课程的进度，进行针对性的学习。很多课程甚至是录播课程，缺乏实时的变化。这主要是源自学生的数据量少，因为主要针对儿童阶段的学生，线上的数据相对较少。另外即使数据量大，也要考虑开发与应用成本的问题。如果对每个学生的学习情况进行分析，再做针对性的学习训练的话，数据处理量大，需要更多的计算，在课程研发上也要有更精细的准备，成本必然提升。如果成本提升，进而提价的话，商业化上又会面临难题，毕竟家长既然选择AI课，很大的考量就是价格较低。
此外，虽然现在增长比较快，但毕竟AI互动课还不是主流的教学模式，面临获客难题。典型例子就是上市的流利说，2019年全年流利说净营收10.232亿元，净亏损5.748亿元，同比扩大17.76%。亏损的主要原因就是，销售及营销支出为人民币9.694亿元，已经接近全年的营收。猿辅导的斑马AI课虽然营收也接近10亿，但可能也在比较多的亏损状态中。不过斑马AI课状况会更好一些，因为主要针对孩子，在教育方面父母舍得为孩子花钱。而且猿辅导有多款用户量较大的应用，如小猿搜题等，可以给AI课导流，降低获客成本。而流利说主要针对成人，要让成人为学英语付费，肯定是需要很大的营销成本。在微信禁止流利说、薄荷阅读这类APP以返学费、送实物等方式诱导用户分享朋友圈打卡行为后，获客成本难免再被抬高。
另外在学习效果上，互动课肯定跟真人还是有差距。AI互动课预计不会冲击真人教师的线上直播课，毕竟效果是不同的。互动课更多会起到K12教育启蒙的作用，真要形成应试能力与知识应用能力，还是需要跟真人老师上课。
美敦力公开一款呼吸机的技术资料
疫情在全球蔓延，确诊人数已经超过百万，由于大量患者住院，呼吸机已经超过口罩，成为最紧俏的医疗物资，甚至已经成了战略物资。随着确诊人数越来越多，对呼吸机的需求与日俱增。有数据显示，现在已经成为疫情中心的美国，呼吸机需求量甚至会攀升到70万台以上。重灾区意大利额西班牙都有数万的缺口。但呼吸机是非常精密的医疗器械，其硬件构造与软件代码都不是短时间可以研发出来的。最近，医疗科技巨头美敦力公开了呼吸机全套知识产权，让更多制造企业可以更快地获得呼吸机技术，扩大生产。
呼吸机本来是一个小众市场，本来全球也就几十亿美元的规模，随着疫情爆发，需求量大增。因为新冠病毒感染者出现症状后，大多会有呼吸困难的情况，轻症需要无创呼吸机来帮助患者强化肺部呼吸能力；重症患者需要更加精密的有创呼吸机，切开气管后进行辅助呼吸。这样，呼吸机的需求自然大增，现在无论是美国，还是意大利西班牙，呼吸机都严重不足。
在全球呼吸机市场上，主要的头部厂商包括美国/爱尔兰的美敦力、美国的GE、荷兰的飞利浦、瑞士哈美顿、美国伟亚安、德国史蒂芬等。这几家公司出货量相对较高。而在更高端的ECMO设备上，美敦力市场份额全球第一，其次是瑞典洁定，以及英国理诺珐公司。我国是呼吸机制造大国，工信部数据显示，我国有创呼吸机生产企业共21家，其中8家的主要产品（周产能约2200台）取得了欧盟强制性CE认证，约占全球产能1/5。目前已签订国际订单约2万台，此外更多订单在洽谈中。另外我国呼吸机头部的公司包括鱼跃医疗、迈瑞医疗、谊安医疗等。
美敦力作为全球呼吸机巨头，此次在其网站上（文件下载地址：http://www.medtronic.com/openventilator）向全球共享了旗下呼吸机Puritan Bennett™ 560的知识产权，包括设计原理图、生产规范、说明书、软件代码等，允许企业和学术机构利用专业知识和资源来快速制造呼吸机，帮助全球各地区抗击新冠肺炎。PB 560呼吸机于2010年投入市场，是一种紧凑、轻便的便携式呼吸机，可为成人和儿童提供呼吸道支持，在临床和家庭环境中都可以使用。经过10多年的临床应用，已经在全球35个国家进行了销售。将这个产品开源，主要考量可能是产品相对最成熟。
美敦力公开的部分设计图纸
这对于提高呼吸机产会有一定帮助，对我国来说，呼吸机制造企业超过900家，大部分为中小企业，在产业设计和核心技术上储备不足，能够生产技术难度大的有创呼吸机的企业只有21家。大部分企业只能生产低端呼吸机。技术资料的公开，可以减少企业的前期规划时间与研发时间，更快形成方案投入生产。
也有观点认为，美敦力在此时公开一款产品的技术资料，一方面提高了市场形象，另一方面也推广了自己的技术标准，这样很多企业形成产能后，难以采用其他的标准生产呼吸机，美敦力待疫情结束后可以收取专利费用。毕竟美敦力也声明了，技术资料的公开将截止到WHO宣布疫情结束或2024年10月1日。
美敦力此时公开一款产品的技术资料，有很好的示范作用，但对于呼吸机的大规模扩产，也不能寄予太大希望。PB 560呼吸机并不是一款高端产品，而在治疗重症和危重病人时，往往需要技术标准更高的有创呼吸机，另外，即使技术资料公开了，芯片、耗材、伺服控制器、压力驱动系统、患者回路、过滤器、阀门等核心零部件分布在不同国家，在国际物流受到重大管制的情况下，大规模生产受到很大制约。
其实作为一种精密的医疗器械，只获得技术资料，离生产出合格、稳定的产品还很远。早期的呼吸机就是一种压力调节罐，通过调节体外与肺内的气压，帮助呼吸困难的患者完成呼吸动作。但现在的呼吸机精密程度已经非常高，需要能够根据患者的生命体征、血氧饱和度等指标，依据肺动力学参数指标，随时调整氧气的供应量，并依靠伺服反馈控制系统，利用优化算法保持供氧频率与患者呼吸同步，需要精确又稳定地运行。这是一个很大的技术挑战，需要在软硬件上都有技术积累。
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