CT+AI加速辨别感染者,为医疗行业造了座“灯塔”

2月28日,百度飞桨向外界同步了一条新动态:

连心医疗团队基于百度飞桨平台开发的“基于CT影像的肺炎筛查与病情预评估AI系统”正式上线,可快速检测识别肺炎病灶,为病情诊断提供病灶的数量、体积、肺部占比等定量评估信息,并已经在湖南郴州湘南学院附属医院投入使用。

在此之前的一段时间里,AI抗疫就已经成为备受关注热门话题,诸如AI红外测温、肺炎咨询机器人、人工智能助力疫苗研发、算法预测新型冠状病毒的全基因组等案例多次占据科技媒体头条。

不过深入抗疫一线、与医疗人员并肩战斗的CT影像智能识别又有所不同,从新冠肺炎“假阴性”的消息传出,到百度飞桨助力连心医疗首次开源肺炎CT影像分析模型,从0到1乃至到N的一幕,再次演绎了互联网的“战疫”速度。

有感于科技企业担当精神的同时,也产生了一些新的话题,比如人工智能企业为何可以快速给出解决方案,落地应用后解决了哪些棘手问题,以及人工智能的实战结果给我们带来了什么样的启示?

争分夺秒的AI“军团”

2月3日,武汉大学中南医院影像科副主任张笑春发了一条朋友圈:“别迷信核酸检测了,强烈推荐CT影像作为目前 2019-nCoV 肺炎主要依据”,并称这是“一个一线影像医生的大声疾呼!”

2月4日,工信部发出了倡议:全国各地要充分发挥人工智能赋能效用,协力抗击新冠肺炎疫情;2月5日,国家卫健委发布了第五版《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案》,肺部CT影像被正式纳入新冠肺炎诊断标准。

大大小小的人工智能企业,也开始了一场争分夺秒的攻坚战。

正如文初提到的一幕,连心医疗结合百度飞桨开源框架和视觉领域技术领先的PaddleSeg开发套件,研发了“基于CT影像的肺炎筛查与病情预评估AI系统”,并将对全国定点收治医院免费开放,以提高国内基层医院关于新型肺炎的病情诊断和救治能力。

阿里、华为、依图科技、深睿医疗等也先后拿出了解决方案。

比如阿里达摩院医疗团队与浙大一附院、万里云、长远佳和古珀医院等多家机构合作拿到了5000多个CT影像样本,结合新冠肺炎患者的临床特征,推出了新冠肺炎临床AI诊断技术(CT影像),并在河南“小汤山”医院里落地应用。

华为云宣布与华中科技大学、蓝网科技等通力协作,研发并推出新型冠状病毒肺炎AI辅助医学影像量化分析服务,通过计算机视觉与医学影像分析技术,结合临床信息和实验室结果,辅助医生更高效、精准地区分早期、进展期与重症期患者。

依图科技、深睿医疗、推想科技等创业公司向外界释放了推出可用于智能评估新冠肺炎的AI影像产品的消息,将针对局部性病灶、弥漫性病变、全肺受累的各类肺炎疾病严重程度进行分级,继而精确测算出疾病累计的肺炎负荷。

做一个总结的话,人工智能企业在对抗新冠肺炎“假阴性”困境中的快速应对和 参与,离不开两个关键因素:

其一,CT扫描一次可以得到数百张人体组织截面,而新型冠状肺炎的在影像上主要表现为外带分布、多叶段、磨玻璃间质性改变,医生可以将标注好的肺部CT影像交由机器学习,主动寻找结果和图像之间的关系。

其二,利用CT图像数据进行AI诊断并非没有先例,美国国立卫生研究院在2018年就曾公开10600张CT扫描图像,用于医疗人工智能算法的开发和测试。同时国内的百度、阿里、华为云等也在图像识别领域有着成熟的神经网络训练算法。

诚然,人工智能在CT影像识别中的应用并非是“不可能完成”的任务,甚至说是当下医疗体系的一种潜在趋势,但发挥出的价值却不该被低估。

AI解决了哪些问题?

厘清了人工智能企业迅速备战的原因,再来回答另一个问题:人工智能在这场攻坚战中到底解决了哪些棘手问题?

首先是时间上的对比。

以CT影像的量化评估为例,现在大多数医护人员采用的是手工勾画ROI的方法,类似于PS中的手动描边和抠图,每个患者需要勾画三四百张的CT影像,往往需要五六个小时的时间才能完成。而一位患者从入院观察到治愈出院,一般需要拍摄四次左右的CT影像,相关医生的工作量可想而知。

特别是在湖北等疫情高发的地区,耗时如此之长的CT影像量化工作,不仅让一线的医疗人员置于高负荷的工作状态中,也在一定程度上耽搁了诊断效率。

从几家人工智能企业给出的结果来看,确诊时间被压缩到了几秒到几十秒之间。诸如依图科技、华为云等公司专注于CT影像量化评估工作,阿里达摩院、连心医疗则给出了一整套的方案,包括CT影像的病灶检测、病灶轮廓勾画、双肺密度分布直方图及肺部病灶的数量、体积、肺部占比等全套定量指标的计算与展示。

其次是生产力的对比。

疫区的医生或许可以凭借繁多的病例“熟能生巧”,花上5—10分钟的时间就能从CT影像中确定患者的病情。可对于非疫区的医生而言,由于接诊相关病历的经验少,在确诊过程中经常会举棋不定,直到核酸检测显示阳性后才敢确诊,其中犹豫和等待的时间,可能已经造成交叉感染乃至是家庭聚集性发病。

同时高压的工作状态也在考验医生的心理素质,每一份签名确诊报告的背后,通常意味着几十个紧密接触者的隔离收治,既是一种责任,也是心理上犹豫。

至少人工智能在CT影像诊断中的应用,已经在某种程度上拉平了因为经验不同导致的生产力差异,即便是没有接触过肺炎病例的医生,也可以根据AI的诊断结果进行科学判定,然后以一种可观的依据增强医生们的诊断信心。

值得一提的是,连心医疗采用的 学习算法模型充分训练了所收集到的高分辨率和低分辨率的CT影像数据,可以适应不同等级CT影像设备采集的检查数据,哪怕是医疗资源受限的基层医院,也可以在肺炎辅助预诊断工具的帮助下进行确诊,进一步提升了基层医生的诊断和评估效率。

被验证的“通用技术”

人工智能在CT影像辅助诊断中的价值已然被验证,同时被验证的还有人工智能作为“通用技术”的属性。

按照百度CTO王海峰的观点,“通用技术”指的是与机械技术、电气技术和信息技术一样,具备标准化、自动化和模块化的特征,也是进入工业大生产阶段的基本前提。至少AI在CT图像智能诊断系统的应用中,不难找到“通用性”的一面。

一个直接的例子,当新型冠状肺炎的疫情结束后,那些战斗在一线的医务工作者,势必会重新审视AI这个“新战友”,进而延伸出更加广泛的应用,比如同样的技术被应用于肝癌、肺癌等病情的早期筛查,毕竟这些病历同样需要在几百张影像中找到病变的组织,并对它的良恶性做出准确的判断。

只是这样的话题似乎并不新鲜,早在2016年就有“人工智能+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推想科技、连心医疗等均诞生于这一年。尽管在过去几年中,这些企业很少被外界所关注,以至于在资本市场都有些寒冬的味道,但经此一“疫”后大概率会迎来新的风口。

何况人工智能行业的协作方式也在发生转变,进一步为医疗垂直领域的布道者们提供了新的机会窗口。

以连心医疗为例,在创立之初主要提供肿瘤数据平台搭建和医疗数据分析,涉及医疗影像处理、分割、配准等等。但在CT影像的攻坚战中,连心医疗选择在自身数据优势的基础上,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评估AI系统并对全国定点收治医院免费开放,为抗击疫情贡献一己之力的同时,也给出了医疗服务升级的新思路:

以往医疗机构想要开发肺炎CT影像智能诊断类的应用,需要找到某家科技公司进行联合开发,其中的门槛和成本不言而喻。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影像识别专用算法”,只需要少量的数据训练即可获得基于实际场景进一步优化的模型,以及可灵活支持多种部署形式、可即用的模型服务。

沿循这样的逻辑,不排除诞生AI应用新范式的可能。百度飞桨就像是AI服务的“模型商店”,连心医疗这样的开发者打造上线了各种各样的“模型”,全球范围内的医疗机构们可以在“商店”中找到自己需要的“模型”,简单的适配就可以落地应用。

可以笃定的是,一旦这样的逻辑被跑通后,注定不会局限在医疗领域,不断向工业制造、市场营销、农业生产等领域延伸,又一次印证了王海峰关于“ 学习推动AI进入工业大生产阶段”的观点。

写在最后

麦肯锡喜欢用“灯塔工厂”来定义在第四次工业革命做出全球表率的企业,借鉴这样的说法,在时间和生产力做出示范的AI诊断,何尝不是医疗领域的“灯塔工厂”。

也就不难理解阿里、百度、华为以及人工智能创业们在这场费用疫情中与病毒“赤膊奋战”的勇气,担当和情怀只是其一,为医疗行业建造一座“灯塔”,用数据和技术重新定义医疗,无疑是同样重要的事。

有理由相信,AI在一线与时间赛跑、与疫情赛跑的挑战背后,也将是AI在医疗领域规模化落地的序章。


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2020-03-01
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