復(fù)星醫(yī)藥7個億投資“掌上超聲+人工智能”公司Butterfly

復(fù)星醫(yī)藥（集團）發(fā)布公告，擬10600萬美元（約人民幣7億）入股美國Butterfly Network。投后估值約12.5億美元（約合人民幣83億）。

Butterfly 是誰，讓復(fù)星這么看好呢？

Butterfly是一家美國特拉華州的掌上超聲+人工智能的公司，成立于2011年。他們的首款超聲成像產(chǎn)品Butterfly iQ于2017年9月獲美國FDA批準(zhǔn)上市，通過智能手機應(yīng)用結(jié)合云技術(shù)、人工智能、深度學(xué)習(xí)等，實現(xiàn)了單個手持式超聲探頭通過多種檢查模式分別完成對全身多個部位、多種臨床應(yīng)用需求的操作。

Butterfly iQ和iPhone手機一起搭配使用

公告顯示Butterfly截至2017年12月31日， BNI實現(xiàn)主營業(yè)務(wù)收入0萬美元，實現(xiàn)凈利潤約-2，907萬美元（1.94億元）。

借此機會，我們也來談?wù)勅斯ぶ悄苷粕铣暤耐顿Y邏輯。主要分幾個部分來介紹：1、掌上超聲介紹2、行業(yè)概況3、應(yīng)用場景4、勾畫AI+掌上超聲5、若干技術(shù)壁壘分析

1、掌上超聲介紹掌上超聲是什么，市場有多大，國內(nèi)藍(lán)海還是紅海？掌上超聲，就是一種如手機般大小的超聲設(shè)備，可以完成需要醫(yī)院大型B超儀做的檢查。從上世紀(jì)80年代起，美國率先展開用于戰(zhàn)場救護的手持超聲儀的研制，這種附帶衛(wèi)星遠(yuǎn)程傳輸圖像功能的充電超聲診斷儀器，在美軍“沙漠風(fēng)暴”行動中曾發(fā)揮了積極作用。后來，該技術(shù)從軍用轉(zhuǎn)為民用。由美國GE公司改制成為首款醫(yī)用手持超聲診斷設(shè)備，并首次應(yīng)用于急診心臟快速篩查。目前掌上超聲，在美國家庭醫(yī)生中比較普及。掌上超聲不再是超聲科的獨家設(shè)備，大量的臨床醫(yī)生都可以輕松使用，對于一些疾病的預(yù)檢和初篩（如甲狀腺篩查等），患者不再需要到超聲科排隊，由臨床醫(yī)生就可以完成檢查?；鶎俞t(yī)生還可以隨身攜帶掌上超聲進行上門巡診，讓基層老百姓不用出村就可享受超聲檢查服務(wù)。在野戰(zhàn)醫(yī)療或災(zāi)害救援時，傷員常常無法第一時間獲得準(zhǔn)確的醫(yī)療診斷，而導(dǎo)致貽誤治療時機，掌上超聲易于攜帶，對電源的依賴性較低，能有效解決災(zāi)害救助因醫(yī)療診斷設(shè)備匱乏造成的救助難題。

GE公司生產(chǎn)的第一代掌上超聲—— VSCAN 1.0，2008年在美國上市，引起轟動，被評為“2009年50項最佳發(fā)明”和“2010年100項最佳科技成果”。

遺憾的是，GE這個掌上超聲設(shè)備賣的并不好。最明顯的原因可能是，一個綜合大型醫(yī)療影像設(shè)備的廠商賣一款售價很便宜的小設(shè)備，對于其內(nèi)部銷售人員來說，當(dāng)然賣大設(shè)備賺的利潤更多，最后你懂的，GE的掌上超聲就成了這樣跨國大企業(yè)的一個產(chǎn)品線補充而已了，永遠(yuǎn)不會成為其旗艦產(chǎn)品，不管業(yè)界對其贊譽多高，不管市場的真實需求有多大，都難以逆轉(zhuǎn)。那么掌上超聲市場到底有多大，市場教育完成了嗎？首先，在中國而言，掌上超聲是個新興藍(lán)海市場，醫(yī)生需要教育，盡管早在十年前GE的VSCAN就上市了，但GE并沒有花很多精力做市場教育，所以這不是一個進口替代市場，而是一個待開發(fā)的藍(lán)海市場。不過可喜的是，這個市場也并不像我們假設(shè)的一樣荒蕪！早前，國家科技部己將便攜掌上超聲列為十三五國家重點研發(fā)課題。2016年8月，國內(nèi)首款掌上超聲（朗昇科技生產(chǎn)）正式投入醫(yī)學(xué)使用。2017年開始，陸續(xù)又有兩家企業(yè)的產(chǎn)品獲證并進入市場推廣階段，掌上超聲在各大專業(yè)論壇和展會也開始嶄露頭角。2017年11月，由中國醫(yī)學(xué)裝備協(xié)會指導(dǎo)、中國醫(yī)學(xué)裝備協(xié)會超聲裝備技術(shù)分會主辦的“國產(chǎn)便攜式掌上超聲推廣應(yīng)用座談會”， 充分肯定了國產(chǎn)便攜掌上超聲在?？坪突鶎油茝V應(yīng)用的重要性和必要性。包括一些基層醫(yī)療和偏遠(yuǎn)山區(qū)援助項目，掌上超聲以其便攜性的優(yōu)勢，成功加入到了政府采購列表。這個藍(lán)海市場包括了國內(nèi)2萬家一、二、三級醫(yī)院的臨床科室、7 萬家鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生所和社區(qū)服務(wù)中心、64 萬個村衛(wèi)生所、以及巨大的海外市場，可以說非常有誘惑力了。

2、行業(yè)概況首先科普一下掌上超聲的行業(yè)發(fā)展情況，值得一提的是，國內(nèi)進展和海外持平。全球主要掌上超聲產(chǎn)品及企業(yè)見下列表1：

從全球來看，掌上超聲設(shè)備經(jīng)歷過兩波產(chǎn)品浪潮。第一波浪潮：以GPS為首的巨頭企業(yè)先起跑。2009-2011年，產(chǎn)品包括GE公司的Vscan一代機，Siemens公司的Acuson P10和Mobisante公司的MobiUS。由于設(shè)計理念和技術(shù)水平問題，其在易用性和成像質(zhì)量上存在不少缺陷。第二波浪潮：海內(nèi)外初創(chuàng)企業(yè)同時起步。2016-2017年，中國企業(yè)與國外企業(yè)基本同步，都是在這兩年間首個掌上超聲產(chǎn)品獲證，國內(nèi)以朗昇為第一家，索諾星和蘇州斯科特緊隨其后；國外有澳大利亞的Signostics、加拿大的Clarius、以及復(fù)星投資的美國Butterfly。新一代的產(chǎn)品在設(shè)計理念和技術(shù)手段上相比于第一代有了很大改進，在易用性和成像質(zhì)量是有了顯著提升?；咎蕴谝徊óa(chǎn)品。

可以看出全球的絕大部分掌上超聲廠商都以初創(chuàng)企業(yè)為主，國內(nèi)已有幾家拿證，起步時間不算慢；從人工智能的開發(fā)來看，全球有三家公司設(shè)立專門團隊開展超聲人工智能研究，澳大利亞Signostics、美國Butterfly、以及中國朗昇，且此類人工智能輔助需求偏向于勾畫器官結(jié)構(gòu)，勾畫病灶。

接下來我們對這三家掌上超聲+人工智能公司做個簡單介紹。

（1）Echonous & SignositcsSignositcs公司被超聲設(shè)備公司Echonous收購，于2015年融資3500萬美元，2017年2.35億美元，投資方為PE巨頭KKR。旗下Uscan 具備基于深度學(xué)習(xí)算法的AI膀胱勾畫，容量計算以及外周靜脈引導(dǎo)功能。EchoNous – Signostics的研發(fā)團隊由來自醫(yī)療保健，人工智能，工業(yè)設(shè)計，制造和軟件工程等不同領(lǐng)域的創(chuàng)新者組成，具有成熟的超聲AI研發(fā)能力。 Signostics的創(chuàng)始人和技術(shù)團隊十分強大，硬件技術(shù)與平臺方面沒有公開信息，數(shù)據(jù)源獲取渠道也未知，不過針對的應(yīng)用場景僅為膀胱勾畫及體積計算和血管引導(dǎo)，數(shù)據(jù)源要求不高，但是數(shù)據(jù)源缺乏會導(dǎo)致該產(chǎn)品在后續(xù)的應(yīng)用開發(fā)陷入瓶頸。

（2）Butterfly NetworkButterfly是一家美國掌上超聲公司，主要超聲產(chǎn)品是超聲探頭加可連接傳輸數(shù)據(jù)到iPhone手機芯片的Butterfly IQ。于2014年募資1億美元，投資方Aeris Capital，2018年7月融資2.5億美元，其中復(fù)星實業(yè)投資1億美元。旗下Butterfly IQ設(shè)備采用了該公司自己的超聲波芯片技術(shù)，可將這三種典型超聲波探頭的性能集成到一個由數(shù)以千計MEMS組成的2D矩陣陣列中。目前應(yīng)用于肌肉骨骼、心臟和外周血管等成像，接下來致力于AI識別與腫瘤篩查等進階領(lǐng)域。目前AI算力方面依賴云計算，未明確表示未來有改善硬件平臺和傳輸速度的計劃。AI數(shù)據(jù)源方面目前沒有透露。單個配套產(chǎn)品售價2000美金（不計關(guān)稅）。

（3）朗昇科技朗昇科技是一家從事微型超聲影像設(shè)備和高端智能硬件產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)的高科技公司。目前主要做掌上超聲和便攜式超聲，以及通過超聲影像的人工智能識別實現(xiàn)醫(yī)療超聲應(yīng)用的智能化。創(chuàng)始人團隊過硬，影像專家+智能技術(shù)專家。在人工智能領(lǐng)域，朗昇專注臨床實際場景應(yīng)用的智能超聲專業(yè)化產(chǎn)品開發(fā)，包括： 基于AI語音識別的指令交互和控制應(yīng)用、針對頸動脈篩查中的頸動脈斑塊識別、針對疼痛和麻醉應(yīng)用中的臂叢神經(jīng)識別、超聲影像的AI圖像增強技術(shù)等。

3、應(yīng)用場景有別于傳統(tǒng)大型超聲，掌上超聲不是超聲科醫(yī)生使用，而是主要面向臨床醫(yī)生。掌上超聲開拓出三個大型超聲難以觸及的增量市場：1. 醫(yī)院臨床科室，急診/急救市場。2. 基層醫(yī)療機構(gòu)市場。3. 院外災(zāi)害急救市場。值得一提的是掌上超聲在基層醫(yī)療和偏遠(yuǎn)地區(qū)醫(yī)療救助的重大幫助。前往偏遠(yuǎn)山區(qū)，地形復(fù)雜、下雨泥濘，當(dāng)汽車無法到達時，醫(yī)生們只能背著設(shè)備徒步前行，便攜的掌上超聲就顯得特別有用；尤其當(dāng)山區(qū)停電時，只有不需要外接電源的掌上超聲設(shè)備還堅持工作。講一個醫(yī)療援藏的小故事。

2017年全國社區(qū)醫(yī)療服務(wù)志愿團走進西藏林芝，開展了為期一周的醫(yī)療援助活動，路途遙遠(yuǎn)，途中海拔最高處達4700多米，工作環(huán)境海拔近3000米。志愿團超聲診斷組奔赴波密縣鄉(xiāng)村為村民進行健康體檢與包蟲病篩查，當(dāng)時志愿團帶著的就是掌上超聲設(shè)備。

科普一下，肝包蟲病是個非常可怕的寄生蟲病。也稱肝棘球蚴病。在中國主要流行于畜牧業(yè)發(fā)達的新疆、青海、寧夏、甘肅、內(nèi)蒙和西藏等省區(qū)。通俗地說，這類寄生蟲會“吃”人類的肝臟。這一次援藏，在超出體檢范圍的腹部全面檢查中，志愿團共為2246名藏族同胞做了疾病篩查，查出肝包蟲病4例，疑似7例，腎癌、膀胱癌各1例，彌漫性肝損害、腎錯構(gòu)瘤、馬蹄腎、腎缺如、腎結(jié)石各1例，膽囊結(jié)石50例、腎積水3例，并查出肝血管瘤、急性膽囊炎等疾病患者，為控制病情進展和進一步防治提供了充分的依據(jù)。故事講完了，對于基層醫(yī)療，掌上超聲的作用還有很多，為了能讓更多的基層醫(yī)生廣泛使用掌上超聲，就不得不提到人工智能的功能。

4、勾畫AI+掌上超聲

因為目前基層醫(yī)療推廣超聲篩查的最大阻力和痛點就是看不懂和不會用超聲。人工智能輔助的超聲動態(tài)部位快速識別和勾畫技術(shù)將成為解決上述痛點最有效和最便捷的方案，我們把目前在超聲領(lǐng)域的人工智能，分為診斷AI和勾畫AI。（1）提供勾畫功能的AI（CFDA二類）。（2）提供輔助診斷包括良惡性判別功能的AI（CFDA三類，目前審批政策未明，國家在積極建庫）。第1種AI已經(jīng)足夠幫助掌上超聲迅速開拓二三級醫(yī)院臨床科室的應(yīng)用，特別是基層醫(yī)療的超聲篩查普及，因為目前基層醫(yī)療推廣超聲篩查的最大阻力和痛點就是看不懂和不會用超聲，毫無疑問，人工智能輔助的超聲動態(tài)部位快速識別和勾畫技術(shù)將成為解決上述痛點最有效和最便捷的方案，而且目前審批通道順暢無阻力，這一應(yīng)用非常接地氣。當(dāng)然，這也需要大量的臨床陽性病歷來培訓(xùn)機器學(xué)習(xí)和優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。第2種AI目前非?；馃幔彩俏磥碲厔?，但目前來說從技術(shù)到審批都還有不小阻力。這一應(yīng)用在未來可以幫助掌上超聲真正引爆基層市場，也非常值得期待，但需要耐心。根據(jù)行內(nèi)人士透露，臨床科醫(yī)生對于這類勾畫AI掌上超聲十分歡迎，當(dāng)其被作為視診器時，能夠讓醫(yī)生的診療過程更加直觀，也減少了專門為超聲檢查而將病人轉(zhuǎn)去超聲科的麻煩。而且針對不同的應(yīng)用場景，不同形式的超聲儀器能發(fā)揮與眾不同的作用。

在應(yīng)用于臨床科室時，超聲的便攜性要求就會很高，所以掌上超聲更加被臨床醫(yī)生所需要，這樣更方便使用，價格也更便宜，而且清晰度和各項功能也能達到他們的要求。它在其他應(yīng)用場景也有廣泛應(yīng)用，類似急救中心，便攜式勾畫功能AI超聲能夠大大增加他們的工作效率，也方便出診；用在對新醫(yī)生的教育上也十分受歡迎，幫助他們識別器官、組織與病灶，能讓他們更好上手，更快的進步，也省去了專業(yè)醫(yī)生手把手教學(xué)的麻煩。

同時，對于基層醫(yī)務(wù)人員（主要是鄉(xiāng)醫(yī)、村醫(yī)、護士 和其它醫(yī)務(wù)人員，沒有接受過超聲診斷培訓(xùn)的，甚至對解剖學(xué)知識理解的不夠全面的醫(yī)務(wù)人員），有了勾畫AI，也同樣可以迅速的上手使用。

5、若干技術(shù)壁壘分析

技術(shù)壁壘分為掌上超聲部分，和人工智能部分。

（1）掌上超聲部分：總結(jié)：· 物理通道數(shù)不是越高越好，越高則帶來的功耗越大，體積越大；· 算法芯片是靈魂，是設(shè)備小型化的關(guān)鍵，可突破硬件限制，觸及更高圖像質(zhì)量；· 后處理能力、屏幕質(zhì)量是軟性修飾加分項；· 長期使用要關(guān)注系統(tǒng)穩(wěn)定性，穩(wěn)定性差則觸發(fā)醫(yī)療事故。

超聲設(shè)備的成像質(zhì)量和兩個方面息息相關(guān)：一是硬件上的物理通道數(shù)，二是算法芯片實現(xiàn)水平。

（a）首先講物理通道數(shù)，物理通道數(shù)對于超聲設(shè)備來說可以看作是汽車的排量，通道數(shù)越多，一次性傳輸?shù)碾娦盘柧驮蕉啵谔筋^端一次性激活的陣元就越多，發(fā)出的聲波就越豐富，獲得的回聲以及后續(xù)轉(zhuǎn)化的電信號也越多元，成像也就越豐富細(xì)膩。在醫(yī)用超聲設(shè)備的物理通道數(shù)上，各廠家不斷嘗試，目前常見的高端大型彩超的通道數(shù)已經(jīng)達到128個甚至更高，中端大型彩超的通道數(shù)也已經(jīng)達到64個，32通道數(shù)的低端大型彩超在市場上還存在，但是正逐步被淘汰中。物理通道數(shù)增加無疑可以直接增加成像質(zhì)量，但是也會不可避免的帶了改變，所需的設(shè)備體積較大，數(shù)據(jù)傳輸線會很粗，功耗增加。這對于大型超聲設(shè)備來說影響不大，但是對于小型化的超聲設(shè)備來說是致命弊端，以至于在中國推出首臺國產(chǎn)掌上超聲儀器前，中國超聲行業(yè)內(nèi)仍然不相信具備醫(yī)用價值的掌上超聲設(shè)備的可實現(xiàn)性。對于大型超聲，國產(chǎn)替代浪潮在中低端大型超聲市場上正劇烈上演，這和我國超聲產(chǎn)業(yè)氛圍的不斷發(fā)展成熟密不可分，我國的超聲廠家在硬件上和國際廠家的差距正在快速縮小。但是在高端設(shè)備市場，我國品牌與國際品牌還存在不小的差距，而這一差距很大程度上反應(yīng)在算法芯片實現(xiàn)水平上。

（b）算法芯片：如果把物理通道數(shù)比喻為超聲性能的軀體，算法芯片實現(xiàn)可以理解為超聲性能的靈魂。硬件為超聲成像提供了實現(xiàn)的基礎(chǔ)資源，但是如何有效的分配和利用資源，達到最大化，則是算法芯片技術(shù)的能力范圍。優(yōu)秀的超聲核心算法和芯片實現(xiàn)可以讓超聲設(shè)備發(fā)揮出遠(yuǎn)超現(xiàn)有硬件水平的性能水準(zhǔn)。比如在物理通道數(shù)為8通道的情況下虛擬出32通道的成像效果，這需要對于信號傳輸和資源分配上有精準(zhǔn)而又巧妙的設(shè)計理念，需要成體系且長時間的技術(shù)積累。目前不少國內(nèi)知名的超聲品牌在硬件水平上已經(jīng)完全媲美進口品牌，但是在算法芯片技術(shù)的鉆研和積累上與進口品牌還有很大差距。超聲設(shè)備的算法實現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，獨特性極高，所以這一點往往能夠拉開產(chǎn)品間的性能差距。

（c）后處理和屏幕。除了以上兩點，后處理能力和屏幕好壞對成像質(zhì)量也可以產(chǎn)生非常大的影響。前兩點類似于硬性指標(biāo)，是成像的基礎(chǔ)。后兩點類似軟性修飾。后處理技術(shù)，良好的后處理可以起到極好的“美容”效果，將原本質(zhì)量較低的圖像改頭換面，給觀者清晰細(xì)膩的體驗，同時保證圖像的高還原度，是極富技巧的工藝手段，對技術(shù)團隊的經(jīng)驗提出很高要求。其次就是屏幕質(zhì)量，一塊高級的屏幕和一塊普通的屏幕對于同樣的輸出信號也可以帶來極其明顯的改變。由于掌上超聲的一大屬性就是便攜，使用環(huán)境和大型超聲有很大區(qū)別。光源不固定，光線條件多變都是常態(tài)，所以一塊能夠在各種光線條件下清晰呈像的屏幕對于產(chǎn)品成像質(zhì)量的增益是毋庸置疑的。例如朗昇科技配置了AMOLED全天候屏，這種顯示屏擁有高對比度、極快響應(yīng)速度等特點，目前主要是一些大型手機廠商在用，如三星高端機型和Iphone X；最重要的是，AMOLED屏可以全天候清晰顯示，不受光線影響，所以在戶外和急救場景，尤為重要。

（d）穩(wěn)定性。成像質(zhì)量以外，醫(yī)用超聲設(shè)備的系統(tǒng)穩(wěn)定性也尤為重要。舉個簡單例子，假如在超聲引導(dǎo)穿刺的過程中發(fā)生了畫面遲滯或者停機，很可能直接引發(fā)醫(yī)療事故。即使超聲設(shè)備應(yīng)用場景不是術(shù)中，由于醫(yī)療超聲檢查特殊的實時性要求，畫面延遲和卡頓會帶來非常差的操作體驗，同時極大影響醫(yī)生的工作效率。超聲設(shè)備的系統(tǒng)穩(wěn)定性要依靠成熟的系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)來滿足，系統(tǒng)實現(xiàn)不像算法芯片獨特性那么高，在行業(yè)內(nèi)有一定的既定標(biāo)準(zhǔn)，普通企業(yè)也可以按照既定規(guī)則實現(xiàn)基本的系統(tǒng)運轉(zhuǎn)，但是存在明顯的瓶頸。反過來說，如果要獲得優(yōu)于行業(yè)的功耗水平和系統(tǒng)穩(wěn)定性，對企業(yè)在系統(tǒng)實現(xiàn)經(jīng)驗上提出的要求就會非常高。

（2）人工智能部分：高算力+低功耗+實時性（a）高算力+低功耗：在算力方面，雖然勾畫AI所需僅是數(shù)百級神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它通常要在大型設(shè)備上承載，要將該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)部署在掌上設(shè)備上時會遇到GPU算力不足，低功耗和硬件成本等挑戰(zhàn)。為了實現(xiàn)超聲影像診療實時性，具備較好的移動硬件平臺和軟硬件開發(fā)團隊十分關(guān)鍵。

例如朗昇科技的產(chǎn)品在設(shè)備內(nèi)為AI預(yù)留GPU/DSP，借助低功耗高通820硬件平臺，通過大量的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和系統(tǒng)適配，實現(xiàn)移動終端內(nèi)的AI運算。能夠?qū)⒍噙_千級神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化后部署在移動終端硬件系統(tǒng)上，基本實現(xiàn)勾畫AI應(yīng)用于掌上設(shè)備。

而其他廠家目前常見的AI芯片，例如Nvidia芯片，成本非常高，功耗非常大，實現(xiàn)移動終端內(nèi)的AI運算不現(xiàn)實。（b）實時性：掌上超聲AI的另一個特點要求。也就是說使用者是邊操作邊得出結(jié)果。假如依照目前常規(guī)的方案，將 AI運算放到云端，通過上傳-運算-下載的流程來驅(qū)動AI的話，必然極大限制超聲檢測的實時動態(tài)效果，對用戶體驗是一個致命打擊。這也就要求，將AI運算從云端落到本地，這對于硬件性能是不小的要求。所以不管從未來成像質(zhì)量提升還是 AI運行需求方面，專機專用的掌上主機是大趨勢。