突如其来的疫情,加快了人工智能影像市(shì)场的成熟(shú)脚步,新冠状病毒是通过空气传播(bō),感(gǎn)染疫(yì)情的(de)人员,肺部(bù)多少(shǎo)都会受损,则需要拍CT来查看肺部受损(sǔn)情况,这(zhè)时AI影像的功能就(jiù)显现(xiàn)出来。随着疫情的快速扩张,疫情人员不断增加,CT拍片的速度(dù),清晰(xī)度,准(zhǔn)确率就显现(xiàn)的尤为重要(yào),这样也就加速了(le)AI人工智能影像的(de)成熟。
在CT被列入第五版新冠肺炎诊疗方案(àn)后(hòu),在准确性还不够完美的核(hé)酸检测之外又增加了一项诊断(duàn)手(shǒu)段(duàn)。CT阅片量增(zēng)加,提升效率成为在CT诊断过(guò)程中(zhōng)的一大难(nán)题。为此,一批医疗影像AI企业也(yě)闻风而动,加入这场生死时速的抢(qiǎng)夺战(zhàn)中。疫情期间,CT+AI的概念出现在不少AI产品中。
人工智能厂(chǎng)家闻风刚到
当医生打开片子,新(xīn)冠肺炎的感染区域可(kě)通过AI的方式(shì)自(zì)动(dòng)勾(gōu)画,同时在屏幕右边显示全肺的感染比例以及体积,精确到每(měi)一个肺叶、肺(fèi)段的感染(rǎn)体(tǐ)积,以(yǐ)及其感染的百分比,这样可以(yǐ)让(ràng)医(yī)生更(gèng)有效的了解到,患者感染的区域在哪(nǎ)里,提供更多的量化(huà)信息。
不(bú)仅如此,AI还(hái)能优化整(zhěng)个读片过程的工作流。随(suí)着胸部CT阅片量(liàng)大幅(fú)增加,特别是武(wǔ)汉疫区,提升工作效率便成(chéng)为重中之重。通过分割的技术,AI找出医生尚(shàng)未读但已拍完的片子,对这(zhè)些病人(rén)的影像进行(háng)快(kuài)速筛(shāi)查,找(zhǎo)到肺(fèi)炎疑似患者,提醒(xǐng)医生优先阅片,如此(cǐ)一来,AI便可(kě)优化整个(gè)图片的工作流,做到早发(fā)现、早治疗、早隔离。
联影智能研(yán)发副总裁高(gāo)耀宗在医学(xué)图像计算青年(nián)研讨会(MICS)线(xiàn)上(shàng)学术讲座(zuò)上介(jiè)绍到,这是他们新冠肺炎AI系统的两大功能点。其主要(yào)的技(jì)术路线(xiàn)基本上是通过分割的方(fāng)式,在(zài)胸(xiōng)部CT上,利用(yòng)人工智(zhì)能深度学习的分割(gē)算法,来检测到新冠(guàn)肺炎相(xiàng)关的一(yī)些征象(xiàng),并对(duì)其(qí)进行量化评估。
他表示,目前(qián),如果(guǒ)没(méi)有AI技术(shù),很多(duō)影(yǐng)像学报告多是定性分析,磨玻(bō)璃影(yǐng)变(biàn)淡还是变暗,其个(gè)数大概增多了多(duō)少,在应用AI技(jì)术(shù)以后,AI不(bú)但可以提供上述指标的一些量化(huà)数字(zì),同时还可以做更精(jīng)细的分析(xī),帮助医生诊断。
比如在不(bú)同时间点(diǎn),AI可以分析肺部感(gǎn)染体积的(de)变(biàn)化,也可以直(zhí)观反映(yìng)出其(qí)磨玻璃和实性成(chéng)分的变化。
在早期筛查方面,AI也有(yǒu)可(kě)为空间。深睿医疗研(yán)究员(yuán)张树给出了一张(zhāng)抗疫一线AI系统早期炎症病灶筛(shāi)查的效果图,从左侧看,这位患(huàn)者有两个非(fēi)常(cháng)不明显(xiǎn)的磨玻璃病灶,当医(yī)生工作量大时,他(tā)们很容易(yì)漏(lòu)掉病灶(zào),AI筛查系统可(kě)较为精准定位(wèi)微(wēi)小磨玻璃(lí)病灶。
而在(zài)随访环节,AI系统有助于医生可以更(gèng)明确、直(zhí)观去观察(chá)到病人(rén)整体疗效(xiào)变(biàn)化的(de)情(qíng)况。张树介绍道,2018年,这位病人拍摄(shè)了一个CT,他当(dāng)时没有感染新冠肺炎,也没有其他炎症(zhèng),所以整(zhěng)体上(shàng),他的病灶数(shù)量处于比较低的状态(tài)。2020年2月3日,他已经感染了新冠肺炎,从右(yòu)侧黄色曲线上可以看(kàn)出,整(zhěng)体病灶数量也在上升。可(kě)能经过(guò)一段时间的治疗,整个曲线上就出现下滑。
目前,深(shēn)睿医疗(liáo)的新冠肺炎增强版AI已落地(dì),在全国(guó)大概数十家医(yī)院(yuàn)装机使用(yòng)了。早在1月(yuè)31号,他们第一版产品就已经(jīng)研发出来了。
联影智能(néng)也在短短(duǎn)5天完(wán)成了(le)他们新冠肺(fèi)炎辅助分析软(ruǎn)件(jiàn)的研发和落地(dì)。据悉(xī),该(gāi)软件动用了算法(fǎ)、软(ruǎn)件和测试等10位研发人员,以及50位(wèi)远程标注人(rén)员,应用上千例标注数据(jù)。
1月28日,上海人工(gōng)智能研究院携手健培科技完成(chéng)了新冠肺(fèi)炎影像云检测系统的阶段性研发工作。随(suí)后,在(zài)中(zhōng)华放射学会常委心胸学组组长郭佑民(mín)教授的指导下,开(kāi)展上线应用。
1月(yuè)31日,推(tuī)想科技发布(bù)新(xīn)冠肺炎AI,截止到2月10日,全国上线医院达到十(shí)余家(jiā)。
2月5日,依(yī)图医疗新型冠(guàn)状病(bìng)毒(dú)性肺炎智能影像评价系统(tǒng)在华中科技大学同济医学(xué)院附属协和(hé)医(yī)院、武汉大学中南医院、武汉大学(xué)人民医院、荆州市第一人民医院完成部署。
……
面对突如其来的疫情,AI医疗企业(yè)反应速度之快(kuài),研发速(sù)度之快,让人啧啧称赞。但与此同时,让人疑惑的是(shì),上(shàng)千数据,数天(tiān)时间,如何做到如(rú)此快速(sù)开(kāi)发(fā)软件并(bìng)标记数(shù)据?
据联影智(zhì)能CEO沈(shěn)定(dìng)刚介绍道,他们的系统经历了数据少、数据越(yuè)来越多再到快速迭(dié)代的(de)过程。刚(gāng)开(kāi)始,数据只有三四十个,在这种情(qíng)况下怎么开发出(chū)一个(gè)应(yīng)用于临床的产(chǎn)品?他们发现,这个新冠肺炎跟以前的肺(fèi)炎有一定的相(xiàng)似性,所(suǒ)以他们利用了(le)很多以前的数据(jù)和模型,如此一来(lái),在(zài)小样本(běn)训练的情况下,也得到了效果较好的系统。
后来,随着数据越来越多,系(xì)统进入快(kuài)速迭代(dài)的阶段。用现有的少量数据训练好的(de)模型,再加(jiā)上没有(yǒu)标注过的(de)数据,然后通过(guò)标注人员(yuán)的修改(gǎi),快速迭代模型。沈定刚表示,这里(lǐ)面会用到基(jī)于AI的半自动分(fèn)割(gē)方(fāng)法,最后把标注、系统训练、人员变成一个系统,在短(duǎn)期内可(kě)以(yǐ)很好地把几千幅(fú)图(tú)像标注出来。
人工(gōng)智能产品还(hái)需不断升(shēng)级
铺天盖地的AI产品,对于当前(qián)的疫情来(lái)说,AI是否真(zhēn)的(de)能上岗?其成熟度是否足以应用于临床?生命面前无小事。
”基本上(shàng),目前产品可能还处于初级阶段,还需要(yào)更多病例去迭代才能(néng)够获得较好的使用效(xiào)果(guǒ),尤其对(duì)于这种炎症,病毒性肺炎本(běn)身‘异病同影’现象比较严重,在诊断(duàn)这一块的功能(néng)可能还需要(yào)进一(yī)步拓展。“长征医院影像医(yī)学与核医学科主任刘士远直言。
他表明,一个产品(pǐn)从开始研发到使(shǐ)用确实需要一个过程,需要(yào)足够(gòu)量的(de)病例去迭(dié)代,也(yě)需要临床大量医生(shēng)通(tōng)过使(shǐ)用提出反(fǎn)馈意见,这样(yàng)产品(pǐn)才能逐渐成熟(shú)。
依图医疗(liáo)副总裁石(shí)磊也表示,人工智能是计(jì)算机的行(háng)为,而医疗本身(shēn)是人类(lèi)的行为,AI医疗也(yě)是人文行为属(shǔ)性和(hé)技术属性的一(yī)个(gè)结合。但是现在随着(zhe)计算机技(jì)术的(de)不断发展,以及医(yī)学依赖(lài)于技(jì)术进步(bù)的推动,使(shǐ)得这两者逐步走到(dào)了一起。但(dàn)是(shì)目前来看(kàn),还在磨合期。
但AI也(yě)有(yǒu)AI的优势,它可以快速学会一些已经(jīng)被定(dìng)义清(qīng)楚的、具备(bèi)明确(què)逻辑(jí)的事情,并可通过顶层的算法设计而(ér)实现这(zhè)种(zhǒng)场景下的应用。
石磊举例说,人眼难以精确分(fèn)析(xī)图像灰(huī)阶的(de)变化,或者定(dìng)量评价疾病的微小变(biàn)化,这时AI就能提供(gòng)帮助(zhù),同时(shí)结合局部和整体全肺做整体定(dìng)量分(fèn)析。当(dāng)然,这些帮助是(shì)否(fǒu)会被医生采纳,取决于医(yī)生对于这些(xiē)信息的(de)判断和计算机提供(gòng)这些信息的维度,所以这是(shì)计(jì)算机相对(duì)于人(rén)有(yǒu)优势(shì)的地方。
疫情当前,AI就(jiù)是帮助医生,让医生看到更多(duō)的信息,或(huò)者除(chú)了(le)医(yī)生两个(gè)手以外,可能(néng)增(zēng)加更多(duō)的手(shǒu)来帮助医生,这就是(shì)现在AI能(néng)做的,这是沈定刚的观点。具体而言,在较难(nán)对比(bǐ)、精度(dù)不高信息方面,医生花费时间会较多,比如说病灶的(de)个数、病灶的位置或者病灶的体(tǐ)积,相对肺部、肺叶或者肺段的百分比等,这些都是比较直观的(de)信息。AI可通过深度(dù)学(xué)习,提(tí)供量化信息,以(yǐ)此来帮助医生做(zuò)相应的诊断。
此外,在进医院到(dào)出院期(qī)间,每一个病人会通(tōng)过检查多次(cì)CT来(lái)观察病情进展(zhǎn),可能四五(wǔ)次(cì),甚至五(wǔ)六(liù)次,这(zhè)时,AI可(kě)以较为(wéi)精细描述(shù)病灶每一部分的变化,进行(háng)纵向图像对比。沈定刚说,这样的变化用(yòng)于早期detection和愈后(hòu)估计都非常有(yǒu)用。
AI能马上(shàng)找出新(xīn)冠状病毒吗
当(dāng)前,AI通过定量分析能帮助医生更(gèng)快更准(zhǔn)地做(zuò)出诊断。从一定程(chéng)度(dù)上而(ér)言,AI的作用仅限(xiàn)于锦上添花。那么,有没有(yǒu)可能通过AI的手段真的发现早期新冠肺炎疑似患者,甚至做出早期诊断?
”目前而言,AI能做的(de)就是(shì)帮助医生(shēng)尽量减少(shǎo)漏诊。”高耀宗解释道,“其实,在患者早(zǎo)期,一方(fāng)面,他们的CT影(yǐng)像没有明显的病灶,光靠CT影像无(wú)法鉴别,肯定(dìng)需要流(liú)行病学史、临床(chuáng)表征(zhēng)和核酸检测等(děng)才能确(què)诊病人(rén)。另一方面,早期患者的CT影像局部有一些(xiē)很小(xiǎo)的病灶和弥漫性病灶,通(tōng)过AI能把器官进行(háng)分割,把病(bìng)灶进行量(liàng)化,AI能够发现这些病灶。”
对于AI做鉴别诊断,沈定刚也(yě)极力否认:”刚开始,数(shù)据清洗都没到那个程度,标注也是错的,告诉病人他是新冠肺炎或(huò)者(zhě)不是(shì),这不能(néng)确定。当(dāng)前新冠(guàn)肺炎的系统完全达(dá)不到诊断(duàn)的效果,因为现在的数据还不(bú)可利用(yòng)。“
至(zhì)于早期诊(zhěn)断,沈定刚认为,AI要做早(zǎo)期诊断,首先(xiān)符(fú)合条件的数据就很(hěn)难获得。在(zài)病人(rén)没有症(zhèng)状(zhuàng),CT和核酸都没有表现出来的时候,他(tā)拍摄了相应的CT图像。不仅(jǐn)如此,后来(lái)发现,该病人真的感染(rǎn)了新冠病毒。那么,这(zhè)位病(bìng)人第一次来医(yī)院的数据才能用于(yú)AI学习早(zǎo)期诊断。
但是AI鉴别(bié)诊断仍(réng)然是临(lín)床所期待(dài)的(de),武汉协和医院放射科副主任(rèn)史河水表(biǎo)示(shì),AI在(zài)新冠肺炎中的应(yīng)用,当前在定量分析方面能够较好(hǎo)缓(huǎn)解医生的工作压力。鉴(jiàn)别诊(zhěn)断方(fāng)面,在(zài)疫情爆发期,医(yī)生较容易诊断,而疫情过后,针对散发性病(bìng)例(lì)如(rú)何诊断,这应该是AI下一步的方向。
“早期的诊断还是需(xū)要(yào)结(jié)合很多(duō)临(lín)床信息才能下判断(duàn),对于AI而言,如何既(jì)做(zuò)CT又能做核酸,这是值得思考的。如果(guǒ)一个AI模(mó)型(xíng)能把影像信息和生物指(zhǐ)标信(xìn)息结合起来,复杂诊(zhěn)断问题AI也能做。”不过,沈(shěn)定刚指(zhǐ)出,现在还不(bú)是时候,数量(liàng)的数量和质量都还不够。
看病是一个复杂场(chǎng)景,单从影像AI角度还远远(yuǎn)不够。所(suǒ)以,在这个阶段(duàn),AI仍然(rán)无法给(gěi)出疾(jí)病的定性诊断,或(huò)者发(fā)挥出一锤定音的价值(zhí),但是在定量(liàng)分析(xī)当(dāng)中能够给(gěi)予医生很好的帮助。