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谷歌开放基础模型助力全球结核病筛查:从算法到临床的落地之路

谷歌AI结核筛查从论文走向临床,开放模型赋能全球卫生系统。

AI医疗结核病筛查基础模型全球健康
成长分 / 100 72 综合收获、行动、留存与影响

谷歌开放基础模型助力全球结核病筛查:从算法到临床的落地之路
为什么值得读了解AI医疗工具从研究到实际部署的全流程挑战与解决方案。

认识开放基础模型如何帮助资源匮乏地区构建本地化筛查方案。

关键洞察
  1. 深度学习算法在胸部X光片结核筛查中达到专家放射科医生水平,并通过多中心前瞻性验证。
  2. 医疗AI的落地需要跨越“转化鸿沟”,包括设备兼容性、离线运行、临床工作流整合和法规认证。
  3. 与本地伙伴合作(如Nexus AI)是实现监管认证和临床部署的关键。
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获得及时的医疗服务往往取决于地理位置的偶然性:你住在哪里、当地诊所拥有什么资源,以及专科医生是否在可及范围内。

这种差距在抗击结核病(TB)的斗争中最为突出。尽管结核病可预防且可治愈,但每年仍夺走超过123万人的生命。一个主要瓶颈是放射学:对于高负担地区的人们,从偏远农村地区的居民到在深井下工作的矿工,放射科医生稀缺,影像基础设施往往需要数天才能到达。结果,数百万活动性病例未被发现,导致传播持续。

过去几年,我们在Google Research和Google for Health的团队一直致力于改变这一轨迹:从基于我们在医学影像领域的现有工作构建的AI工具——用于识别疑似结核病患者以进行后续检测——到前瞻性临床试验、与当地合作伙伴获得监管许可,最终到像MedGemma这样的开放基础模型,赋能全球公共卫生系统。本周在华盛顿特区举行的IDWeek 2026上,我们分享如何将健康AI研究变为现实,以及基础模型如何在全球范围内实现结核病筛查的民主化。

证明AI工具能够解读胸部X光片

我们的工作始于一个基本问题:AI工具能否以专家放射科医生的准确性解读胸部X光片(CXR)用于结核病筛查?

胸部X光摄影是肺部筛查的一线影像模式,但检测结核病的细微迹象,如肺尖浸润(肺顶部积液)和空洞性病变(组织损伤),需要专业 expertise,而这在农村诊所很少具备。2019年,我们在Radiology上发表了一项基准测试,证明深度学习算法能够以与经验丰富的放射科医生相匹配的性能水平检测活动性肺结核。

然而,现实世界的实用性需要独立验证。2021年8月,Stop TB Partnership在The Lancet Digital Health上评估了自动化计算机辅助检测(CAD)软件在不同患者队列中的表现,将我们的模型列为全球表现最佳的结核病筛查算法之一。同年,WHO还推荐CAD用于结核病筛查和分诊。2024年9月,在NEJM AI上,我们详细介绍了前瞻性、多站点验证,证明AI辅助筛查在不同患者群体中保持高敏感性(最大限度地减少漏诊病例),同时还能可靠地检测其他偶然的肺部和心脏异常。

跨越转化鸿沟

在医学AI中,发表论文只是开始。在算法模型和可信的床边工具之间存在着“转化鸿沟”:使软件在各种X光机和离线环境中可靠运行,将其整合到临床工作流程中,并满足医疗器械法规。

考虑到这一点,我们与总部位于比勒陀利亚的医疗技术公司Nexus AI合作,他们将我们的胸部X光算法转化为经过认证的临床诊断工具。应对监管环境需要广泛的审计:

  • CE MDR class IIb认证:根据欧盟医疗器械法规(EU MDR 2017/745),Nexus AI获得了Class IIb认证——这是一项严格的认证,基于前瞻性临床评估验证该工具在真实患者护理中的安全性。
  • 质量标准:Nexus AI获得了ISO 13485医疗器械质量管理体系认证合规。
  • 全球准入:Nexus AI与FIND签署协议,寻求世界卫生组织预认证(WHO PQ),这对于通过全球机构进行国际采购至关重要,同时也在推进获得美国FDA许可的途径。
一台黄色的MinXray Nexus AI便携式成像设备放在支架上,靠近数字显示屏。
Nexus AI设备可在短短45秒内筛查胸部X光片中的结核病等肺部疾病。

一线影响:在患者所在之处触及他们

如今,Nexus Intelligence正在诊断准入最迫切需要的地区积极部署这项技术。

在六个国家——南非、塞拉利昂和科特迪瓦,并正在刚果民主共和国、赞比亚和喀麦隆扩展——Nexus AI的工具在约40家医疗机构运行。迄今为止,超过90名临床医生已评估了超过25,000张胸部X光片,将周转时间从数周缩短至45秒以内,加速快速分诊,同时赋能医疗专业人员做出最终临床决策。

我们的合作致力于健康公平:Nexus AI已为资源不足的公共诊所提供了超过3,000次免费筛查,正朝着每年10,000次赞助筛查的目标迈进。

极端环境下的筛查:Mponeng金矿

或许没有哪个部署比在南非Mponeng金矿——世界上最深的矿井之一——所做的工作更能说明在患者所在之处触及他们。深井矿工面临慢性二氧化硅粉尘暴露和肺部疾病风险升高。Nexus AI与Stop TB Partnership、Harmony Gold Mine和南非卫生部合作,在井下四公里处部署了超便携数字X射线套件和离线AI。矿工在现场几秒钟内即可完成筛查,被标记为疑似结核病的人可以立即转诊进行确认性分子检测。筛查、分诊和确认性检测现在可以在一次就诊中完成,压缩了通常需要数周的流程。

从单点解决方案到开放基础:HAI-DEF 与 MedGemma

与单一合作伙伴定制的解决方案无法独自应对全球结核病负担。为扩大影响,我们从孤立部署转向构建开放、可适配的基础,使开发者和卫生部能够创建针对本地需求的解决方案。

通过健康 AI 开发者基础(HAI-DEF),我们开源了胸部 X 射线嵌入和MedSigLIP,后者是一个轻量级视觉语言模型,经过训练可将医学图像(如胸部 X 射线)与描述它们的临床语言对齐。由于 MedSigLIP 同时理解图像和文本,开发者可以用它通过通俗语言标签对图像进行分类或搜索,或仅用少量本地样本针对特定任务进行微调。这使本地团队能够在适度的区域数据集上构建专用模型,并在无需大量计算资源的情况下达到强劲性能。

在此基础上,我们发布了MedGemma,这是一个开放权重多模态模型系列(4B 和 27B 参数配置)。MedGemma 从基础分类进阶到多模态临床推理:它将影像学发现与临床病史综合起来,用自然语言回答临床医生的问题,并在设备本地运行,无需互联网访问。自发布以来,MedGemma 在全球的下载量已超过1000 万次。

Nexus AI 软件界面显示一张胸部 X 射线,其中三个圈出的肺部区域标记为“TB Suggestive”和“FIR”。
Nexus AI 的应用分析一张胸部 X 射线并集成模型,突出显示与正常肺野不一致的发现,包括提示结核病的发现,以及需要进一步检查(FIR)的情况。

主权规模:支持印度尼西亚的国家结核病计划

开放模型有助于公共卫生系统构建保护患者隐私的主权解决方案。在东南亚,印度尼西亚卫生部正在应对全球第二高的结核病负担,并设定了雄心勃勃的目标:每年筛查5000 万公民以根除该疾病。

人工审阅5000 万张 X 射线是不可行的,而专有云软件带来数据驻留挑战。因此,该部正在用国内胸部 X 射线片微调MedGemma和MedSigLIP。由于模型在本地基础设施上运行,患者数据保留在国界之内,使卫生领导者对临床部署拥有完全主权。

互补筛查:使用 HeAR 的生物声学

认识到影像设备无法到达每个偏远卫生站,Google Research 还开发了健康声学表征(HeAR)。HeAR 在超过3 亿个音频片段上训练,能够通过标准智能手机麦克风录制的咳嗽声进行无创声学筛查。

HeAR 正通过撒哈拉以南非洲的合作研究得到应用,合作方包括CIDRZ(赞比亚)、Aurum Institute(加纳,由 Google.org 25 万美元资助支持)以及HELINA的 150 万美元区域合作项目。声学分诊(HeAR)、移动 X 射线筛查(HAI-DEF)和多模态临床推理(MedGemma)共同为服务不足的人群提供了一套集成的诊断级联工具。

展望未来

从实验室算法到在六个国家诊所使用的 CE 认证工具的历程,向我们展示了将研究转化为现实影响所需的条件:严谨的科学、开放的开发者平台和专注的本地合作伙伴关系。因为我们的合作伙伴最了解他们的社区,他们现在正在进一步推进这项工作。Nexus AI 正在扩展到新的国家,印度尼西亚正在将结核病筛查纳入其国家计划,CIDRZ、Aurum Institute 和 HELINA 正在为基于咳嗽的分诊构建临床证据。我们的角色是帮助他们获得开放模型、基础研究和持续支持,以便更多结核病患者能够更早得到诊断和治疗。

在 IDWeek 2026 上,我们期待与传染病和公共卫生界建立联系,共同努力扩大公平护理。

致谢

我们感谢我们的合作者:Nexus AI、Stop TB Partnership、UNOPS、CIDRZ、Aurum Institute、HELINA、Harmony Gold Mine、南非卫生部以及印度尼西亚卫生部,感谢他们的临床领导和对全球健康公平的奉献。