新冠状病毒还没有完全消除,还在持(chí)续,人工(gōng)智能助力医疗领域(yù)与时间赛跑,帮助大(dà)众尽(jìn)快度过(guò)疫情(qíng)。
在(zài)疫情持续的(de)这一个(gè)多月里,AI抗(kàng)疫已(yǐ)经成为备受关注热门话题(tí),诸(zhū)如AI红外(wài)测温、肺炎咨(zī)询机器人、人(rén)工智能助(zhù)力疫苗研发、算法预测新型(xíng)冠(guàn)状病毒的全基(jī)因(yīn)组等案例多次(cì)占据科技媒体头条。
最近2月28日,百度(dù)飞桨向外界同步了(le)一条(tiáo)新动态:连心医疗团(tuán)队基(jī)于百度飞桨(jiǎng)平台(tái)开发的“基于CT影像的肺炎筛(shāi)查与病情预评估AI系统”正式(shì)上线,可快速检测识(shí)别肺(fèi)炎(yán)病灶,为病(bìng)情诊断提供病灶的数量、体积(jī)、肺部占比等定(dìng)量评估信息,并已经在湖南(nán)郴(chēn)州湘南学(xué)院附属医院投(tóu)入(rù)使用。
不过深入抗疫一(yī)线、与医疗人员并肩战斗的(de)CT影像智能识别(bié)又(yòu)有所不同,从新(xīn)冠肺炎“假阴性(xìng)”的(de)消息传出,到百度飞(fēi)桨助(zhù)力连心医疗首次开源肺炎CT影像分析模型,从(cóng)0到(dào)1乃至到N的一幕(mù),再次演绎了互(hù)联(lián)网(wǎng)的“战疫(yì)”速度。
有感于科技企业担当精神的同时,也产生了一(yī)些新的话题,比如(rú)人工智能企业为何可以快(kuài)速给出解决方案,落地(dì)应用后解决了哪(nǎ)些棘手问题,以及人工(gōng)智能的实战结果给我们带来(lái)了什么样的启示?
争分夺秒(miǎo)的AI“军团”
2月3日(rì),武汉(hàn)大(dà)学中南医院影像科副主(zhǔ)任张笑春发了一条(tiáo)朋友圈:“别迷信(xìn)核酸检测(cè)了,强烈推荐CT影像作为目前 2019-nCoV 肺炎主要依(yī)据”,并称这是“一个一线影像医生的(de)大声疾呼!”
2月4日,工(gōng)信(xìn)部发出了倡议:全国各地(dì)要充分发挥人工(gōng)智能赋能效用,协力抗击新冠肺(fèi)炎疫情(qíng);2月5日,国家卫健委发布了第(dì)五版《新型冠状病毒感染的(de)肺炎诊疗方案》,肺部CT影像被正式纳入新(xīn)冠(guàn)肺炎(yán)诊断标(biāo)准。
大大(dà)小小的人(rén)工智能企业,也开始了一场争分(fèn)夺(duó)秒(miǎo)的攻(gōng)坚战。
正如文初提(tí)到的一(yī)幕(mù),连心医(yī)疗结合百度飞(fēi)桨开源框(kuàng)架和视觉领域技术领先的PaddleSeg开发套件,研发了“基于CT影像的肺炎筛(shāi)查与病情预评估AI系统(tǒng)”,并将(jiāng)对全国定点收治医院免费开(kāi)放(fàng),以提高国内基层医院关于新(xīn)型肺炎的病情(qíng)诊(zhěn)断和救治能力。
阿里、华为、依图(tú)科技、深睿医疗(liáo)等也先(xiān)后拿出了解决(jué)方案。
比(bǐ)如阿里达(dá)摩(mó)院医疗团队与浙大一附院、万里云、长(zhǎng)远佳和(hé)古珀医院等多家(jiā)机构合作拿到了5000多(duō)个CT影(yǐng)像样本,结(jié)合新冠肺炎患者的临床(chuáng)特征(zhēng),推出了新冠肺炎临床AI诊断技术(CT影(yǐng)像),并在河南(nán)“小汤(tāng)山”医院里落地应用。
华为云宣布与(yǔ)华中科技大学、蓝(lán)网科技(jì)等通力协作,研(yán)发并(bìng)推出新型冠状(zhuàng)病毒肺(fèi)炎AI辅助(zhù)医(yī)学影像量(liàng)化分(fèn)析服务,通过计算机视觉(jiào)与医学影像分析技术(shù),结合临床(chuáng)信息和实验(yàn)室结(jié)果,辅(fǔ)助(zhù)医生更高效、精(jīng)准地区分早(zǎo)期(qī)、进(jìn)展期与重症期(qī)患者。
依图科技、深睿医疗、推想科技等创业(yè)公司(sī)向外界释放了推出(chū)可用于智能评(píng)估新(xīn)冠肺(fèi)炎的AI影像产(chǎn)品的消(xiāo)息(xī),将针对局部性病灶、弥漫性病变(biàn)、全肺受累的各类肺炎疾病严(yán)重程度进行(háng)分级,继而(ér)精确测算出(chū)疾病累(lèi)计的肺炎负荷。
做(zuò)一个总结的话,人工智能企业在对抗新冠肺炎“假阴性”困境中(zhōng)的快速应对和深度参与,离(lí)不开两个关键因素:
其一,CT扫(sǎo)描(miáo)一(yī)次(cì)可(kě)以得到数(shù)百(bǎi)张人体组织截(jié)面,而新型冠状(zhuàng)肺炎的在(zài)影像上主(zhǔ)要表现为外带分布、多叶段(duàn)、磨玻(bō)璃间质性改变,医生可以将标(biāo)注好的肺部CT影像交由机(jī)器学习,主动寻找结果和图像之(zhī)间的关系。
其二,利用CT图(tú)像(xiàng)数据进行(háng)AI诊断并(bìng)非没有先例(lì),美国国立卫生(shēng)研究院在2018年就曾公开10600张CT扫描图像,用于(yú)医疗人工智能算法的开发和测试。同时国(guó)内的百度、阿里(lǐ)、华为(wéi)云等也在图像识(shí)别领域有着成熟的(de)神经网络训练算法。
诚(chéng)然,人(rén)工智能在(zài)CT影像识别中的应用并(bìng)非是“不(bú)可能完成(chéng)”的(de)任务,甚至说是当下医疗体系的一种(zhǒng)潜在趋势,但(dàn)发挥出的价值却不该被低估。
AI解决了哪些问题?
厘清了(le)人工智能企业迅速备战的原因,再来回(huí)答另一个问题:人工智(zhì)能在这场攻(gōng)坚战中到底解决(jué)了哪些棘手问题(tí)?
首先是时间上的对比。
以CT影像的量化评估(gū)为(wéi)例(lì),现在大多(duō)数医护人员采(cǎi)用的(de)是手工勾画ROI的方法,类似于PS中的手(shǒu)动描边(biān)和抠(kōu)图,每个(gè)患(huàn)者需要勾画(huà)三(sān)四(sì)百张的(de)CT影像(xiàng),往往需要五六个小(xiǎo)时的(de)时间才能完成。而一位患者从(cóng)入院(yuàn)观察到治愈出院,一般需要拍摄四(sì)次左(zuǒ)右的(de)CT影像,相关医生(shēng)的工作量可想而(ér)知(zhī)。
特(tè)别是在湖(hú)北等疫(yì)情高发的地区,耗(hào)时(shí)如此之长的CT影(yǐng)像量(liàng)化工作,不仅让一线(xiàn)的医疗人员(yuán)置于高负荷的工作状态中,也在(zài)一定程度上(shàng)耽搁了诊断效(xiào)率。
从几家(jiā)人工智能企业给出的结果(guǒ)来看,确(què)诊时(shí)间被压缩到(dào)了几秒(miǎo)到几十秒之间。诸(zhū)如依图科(kē)技(jì)、华(huá)为云等公司专注于CT影像量化(huà)评(píng)估工作,阿(ā)里达摩院、连心医(yī)疗则(zé)给出了一整套的方(fāng)案,包括CT影像(xiàng)的病灶检测、病灶轮廓勾画、双肺密度分布直方图及肺部病(bìng)灶(zào)的数(shù)量、体(tǐ)积、肺部占比等全套定(dìng)量指标的计算与展示。
其次是生产力的对比(bǐ)。
疫区的医生或许(xǔ)可以凭借繁多(duō)的(de)病例“熟能生巧”,花上(shàng)5—10分钟的时间就能从CT影像中确(què)定(dìng)患者的病情(qíng)。可对于(yú)非疫区(qū)的医生而言,由于接诊相关病(bìng)历的经验少,在确诊过程中经常会举(jǔ)棋不定,直到核酸检测(cè)显示阳(yáng)性后才敢(gǎn)确诊,其中犹豫和(hé)等待的时间(jiān),可(kě)能已(yǐ)经造(zào)成交(jiāo)叉(chā)感染乃(nǎi)至是家庭聚集(jí)性发病。
同时高压(yā)的工作状(zhuàng)态也在(zài)考验医(yī)生(shēng)的心(xīn)理素质,每一份签名确诊报告的背后,通常意(yì)味着(zhe)几(jǐ)十个紧密接(jiē)触者的隔离(lí)收治,既是一种责任,也是心理上(shàng)犹(yóu)豫。
至少人(rén)工智能在CT影像(xiàng)诊断(duàn)中的应用(yòng),已(yǐ)经在某种(zhǒng)程度上(shàng)拉平了因为经验不同导致的(de)生(shēng)产力差异,即便(biàn)是(shì)没有接触(chù)过肺炎病(bìng)例的医生,也可以(yǐ)根据AI的诊断结果进(jìn)行科学判定,然后(hòu)以一种可观的依(yī)据(jù)增强医生们的诊断信心。
值得一提的是,连心医疗采用(yòng)的深度学(xué)习算(suàn)法模型充(chōng)分训练了所收集到(dào)的高分辨(biàn)率和低分辨率的CT影(yǐng)像数据,可以适应不同等级CT影像设备采集的检查(chá)数据,哪怕(pà)是医疗资源受限的基层医院,也可以在(zài)肺(fèi)炎辅助预诊断(duàn)工具(jù)的帮助下进行确诊,进一(yī)步提升了基层医生的诊(zhěn)断和(hé)评估效率。
被验证的“通用(yòng)技术(shù)”
人工智能在CT影像辅助诊断中的价值(zhí)已然被验证,同(tóng)时被验证的还有(yǒu)人工智能作为“通用技术(shù)”的属性。
按照百(bǎi)度CTO王海峰(fēng)的观点,“通用技术”指(zhǐ)的是与(yǔ)机械技(jì)术、电气技术和信息技术一样,具备标(biāo)准化、自(zì)动化和模块化的特(tè)征,也是(shì)进入(rù)工(gōng)业(yè)大生(shēng)产阶段的基(jī)本前提。至少AI在CT图像(xiàng)智能诊断系统(tǒng)的应用中,不难找到“通用性(xìng)”的一面。
一个直接的例子(zǐ),当新型冠状肺炎的疫情结束后,那些战斗在一线的医(yī)务工作者,势必(bì)会重(chóng)新(xīn)审视(shì)AI这个“新(xīn)战(zhàn)友”,进而延伸出(chū)更加(jiā)广泛的(de)应(yīng)用(yòng),比如同样的技术被应用于肝癌、肺癌等病情的早期筛查,毕竟这些病历同(tóng)样需要在几百张影(yǐng)像(xiàng)中找到病变的组(zǔ)织,并对它的良恶性做(zuò)出(chū)准确的判(pàn)断。
只是这样(yàng)的(de)话题似乎(hū)并不新鲜,早(zǎo)在2016年就(jiù)有“人(rén)工智能+医疗影像”元年的说法,图像识别在医疗中的应用渐渐兴起,这次疫情中崭露头角的(de)推想(xiǎng)科技、连心医(yī)疗等均诞生于(yú)这一年。尽管在过去(qù)几年中,这些企(qǐ)业(yè)很少被(bèi)外(wài)界所关(guān)注,以至于在资本市场都有些寒冬的味(wèi)道,但经此一“疫”后大概率会迎来新(xīn)的风口。
何况人工智能行业的协作(zuò)方式也在(zài)发生转变,进(jìn)一步为(wéi)医疗(liáo)垂(chuí)直领域的布(bù)道者们提供了新(xīn)的机会窗口。
以连心(xīn)医疗(liáo)为例,在创立之初主要提供肿(zhǒng)瘤数据平台搭建和医疗数(shù)据分析,涉及医疗影像处(chù)理、分(fèn)割、配(pèi)准等(děng)等。但在CT影像的攻坚战中(zhōng),连心医疗(liáo)选(xuǎn)择(zé)在自身数(shù)据优势(shì)的(de)基础上,基于百度飞桨平台快速开发上线了基于CT影像的肺炎筛查与病情预(yù)评估(gū)AI系统并对全(quán)国定点收治医院(yuàn)免费开放(fàng),为抗击疫情(qíng)贡献一己之力的同时,也给出了医疗服务(wù)升级的新思路:
以(yǐ)往医疗机构想要开(kāi)发肺炎CT影像(xiàng)智(zhì)能诊断类的(de)应用(yòng),需要找(zhǎo)到某家(jiā)科(kē)技公司进行联(lián)合开发,其中的门(mén)槛和成(chéng)本不(bú)言(yán)而喻。如今却可以在百度飞桨的EasyDL图像分割模型中,直接选择“肺炎CT影像识别专(zhuān)用算法”,只(zhī)需要少量的数据训(xùn)练即可获得基于实际(jì)场景(jǐng)进一(yī)步优(yōu)化的模(mó)型,以及可灵活支持多(duō)种部(bù)署(shǔ)形式、可即用的模(mó)型服务。
沿循这(zhè)样的逻辑,不排除(chú)诞生AI应用(yòng)新(xīn)范式的(de)可能。百(bǎi)度飞桨就像是(shì)AI服务的“模型商店”,连心医疗这样的开发者打造上(shàng)线了各种各(gè)样的“模型”,全(quán)球范围(wéi)内(nèi)的医疗机构(gòu)们可以在“商店”中找到自己需要的“模型(xíng)”,简单的(de)适配就可以落地应用。
可以笃定的是,一旦这样的逻辑(jí)被跑通后,注定不会局限在医疗(liáo)领域,不断向工业制造、市场营销(xiāo)、农业生(shēng)产(chǎn)等领域延伸,又一次(cì)印证了(le)王海峰关于(yú)“深度学习推动AI进入工业(yè)大生(shēng)产阶段”的观点。
麦肯锡喜欢用“灯(dēng)塔(tǎ)工厂”来定义(yì)在第四次(cì)工业(yè)革命做出(chū)全球表率的企业(yè),借鉴这(zhè)样的说法,在时间(jiān)和生产力做出示范(fàn)的AI诊断,何尝(cháng)不是医(yī)疗领域的(de)“灯塔工厂”。
也就不难理解阿里(lǐ)、百度、华为以及人(rén)工智能(néng)创业(yè)们在这场费用疫情中(zhōng)与病毒“赤膊奋战”的(de)勇气,担当和情怀只是其一,为医疗行(háng)业建造一座“灯塔”,用数据(jù)和技(jì)术重新定义医疗,无疑是同样重要的事。
有(yǒu)理由(yóu)相信,AI在一线与时间(jiān)赛跑、与疫情赛(sài)跑的(de)挑(tiāo)战背后,也将是AI在医疗领域规模化落地的序章。