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頭像

醫(yī)學(xué)影像AI研發(fā)現(xiàn)狀和展望

2018-12-25

AI

  

來(lái)源:動(dòng)脈網(wǎng)    作者:劉士遠(yuǎn)

來(lái)源:動(dòng)脈網(wǎng)    作者:劉士遠(yuǎn)

2018-12-25

AI

  
核心觀點(diǎn):

  • 醫(yī)生認(rèn)為存在哪些問(wèn)題?第一是沒(méi)有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),第二是AI與臨床醫(yī)生承擔(dān)的法律責(zé)任劃分,第三是醫(yī)生缺乏相應(yīng)AI的知識(shí),第四是AI產(chǎn)品的可信度還達(dá)不到。
  • 離我們臨床或者是落地最接近的AI技術(shù)就是肺結(jié)節(jié),其次就是糖網(wǎng)篩查,其他還有骨骼,越往后的離我們臨床越遠(yuǎn)。
  • 中國(guó)醫(yī)學(xué)影像AI公司是很多的,美國(guó)反而很少。但是要注意,美國(guó)的這些公司都是拿到FDA證的,中國(guó)的公司雖然多但還沒(méi)有一個(gè)拿到證的。雖然我們繁榮,但還沒(méi)有落地。
  • 現(xiàn)在可能大家都意識(shí)到了,單病種是不符合我們臨床場(chǎng)景的,需要多任務(wù)學(xué)習(xí)。多病種的學(xué)習(xí)才符合我們的臨床場(chǎng)景。
  • 現(xiàn)在核心是數(shù)據(jù),是醫(yī)生,但是未來(lái)核心在于科學(xué)家,只有最核心的算法突破、技術(shù)突破,才能帶來(lái)行業(yè)的革命。
  • 只要找到了付費(fèi)的方式,才有AI企業(yè)的未來(lái)。


12月15日-16日,首屆中國(guó)醫(yī)學(xué)影像AI大會(huì)于上海召開(kāi)。本文是大會(huì)主席、中國(guó)醫(yī)學(xué)影像AI產(chǎn)學(xué)研用創(chuàng)新聯(lián)盟理事長(zhǎng)劉士遠(yuǎn)先生在大會(huì)上說(shuō)作的主題演講整理。


我講的題目是“醫(yī)學(xué)影像AI研發(fā)現(xiàn)狀和展望”。北美放射學(xué)年會(huì)每年的主題大家都非常關(guān)注,應(yīng)該說(shuō)這個(gè)主題的演變代表著全球?qū)τ贏I觀念的轉(zhuǎn)變。

2016年上半年,我第一次講AlphaGo戰(zhàn)勝李世石帶給醫(yī)學(xué)影像的挑戰(zhàn),當(dāng)時(shí)有人不理解AI跟醫(yī)學(xué)有什么關(guān)系。2016年的RSNA年會(huì)主題是Beyond Imaging,參加完之后大家覺(jué)得好像AI跟醫(yī)學(xué)有關(guān)系。2017年,主題變成了Explore Invent and Transform,2018年的主題是Tomorrow’s Radiology Today。

現(xiàn)在大家覺(jué)得AI是我們?nèi)祟惖闹?,AI會(huì)改變我們工作方式,改變醫(yī)學(xué)影像的狀態(tài),所以我們要去擁抱它、參與它,對(duì)未來(lái)充滿著憧憬。所以我覺(jué)得,從RSNA年會(huì)的主題就可以看到我們對(duì)于AI觀念的轉(zhuǎn)變。

AI在中國(guó)醫(yī)院的現(xiàn)狀調(diào)研

大家都知道,發(fā)展AI作為國(guó)家戰(zhàn)略是非常堅(jiān)定的。中國(guó)從事AI的公司有1500多家,從事AI影像的公司也有很多。但是,AI在醫(yī)學(xué)上到底有什么需求?今年,中國(guó)醫(yī)學(xué)影像AI產(chǎn)學(xué)研用創(chuàng)新聯(lián)盟(CAIERA)聯(lián)合中華醫(yī)學(xué)會(huì)放射學(xué)分會(huì)與中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備協(xié)會(huì)人工智能聯(lián)盟,聯(lián)合搞了一個(gè)調(diào)研。

這次調(diào)研我們回收了醫(yī)生問(wèn)卷5142份,企業(yè)問(wèn)卷50多份,研究所問(wèn)卷120多份。其中,四川省和安徽省在參與和完成問(wèn)卷數(shù)量上分別排第一位,云南在醫(yī)生注冊(cè)上排在前面,雖然云南省不大,但是填寫(xiě)問(wèn)卷的數(shù)量排在第二位。 

在參與調(diào)研的醫(yī)院中,二級(jí)醫(yī)院占48.41%,三級(jí)醫(yī)院占47.81%,基本上是五五開(kāi)的樣子。三級(jí)醫(yī)院完成問(wèn)卷的情況更好一些。這些醫(yī)院是否跟相關(guān)企業(yè)或者科研院所合作過(guò)?結(jié)果顯示,沒(méi)有合作過(guò)的有84%,所以空間很大,值得大家去耕耘。 

在被調(diào)研的醫(yī)生感興趣AI領(lǐng)域,腹部最多,有56%;其次是心胸45%、骨關(guān)節(jié)36%、神經(jīng)35%、頭頸29%、乳腺14%、兒科12%等等。

AI應(yīng)用過(guò)程中,醫(yī)生認(rèn)為存在哪些問(wèn)題?第一個(gè)是沒(méi)有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),第二個(gè)是AI與臨床醫(yī)生承擔(dān)的法律責(zé)任劃分,第三個(gè)是醫(yī)生缺乏相應(yīng)AI的知識(shí),第四個(gè)是AI產(chǎn)品的可信度還達(dá)不到。

這份調(diào)研報(bào)告加起來(lái)有50多頁(yè),還沒(méi)有正式發(fā)布,我僅僅簡(jiǎn)單介紹了其中2頁(yè)的內(nèi)容,給大家透露一點(diǎn)信息。相關(guān)結(jié)果詳情我們會(huì)選擇一個(gè)合適的時(shí)機(jī)發(fā)布,希望調(diào)對(duì)醫(yī)學(xué)影像AI的布局有所幫助。

剛需在哪?企業(yè)下一步如何布局?

中國(guó)醫(yī)學(xué)影像需求很大,但是服務(wù)跟不上,很多AI公司在這個(gè)領(lǐng)域發(fā)展,是所有影像科醫(yī)生的福音。大量的公司投入其中,必然有更多的機(jī)會(huì)解決我們的痛點(diǎn)。我們研究了一下中國(guó)醫(yī)療領(lǐng)域AI公司布局的方向,發(fā)現(xiàn)他們集中在頭部、胸部、盆腔、四肢關(guān)節(jié)。最多投入的就是肺結(jié)節(jié)以及肺部相關(guān)疾病,其次是腦出血,盆腔的主要是前列腺、直腸,骨關(guān)節(jié)主要圍繞骨折和骨齡。

大家可以看到,中國(guó)醫(yī)學(xué)影像AI公司是很多的,美國(guó)反而很少。但是要注意,美國(guó)的這些公司都是拿到FDA證的,中國(guó)的公司雖然多但還沒(méi)有一個(gè)拿到證的。雖然我們繁榮,但還沒(méi)有落地。

中國(guó)AI企業(yè)的產(chǎn)品布局,最多的是肺結(jié)節(jié)等肺部疾病,幾乎所有的AI公司都有,因?yàn)檫@一塊大家都覺(jué)得門檻低,類似于黑紙上找白點(diǎn),大家覺(jué)得比較容易,其他的眼底、皮膚、骨骼、腦出血等等雖然難度稍微大一些,但總體上圖像維度都比較低,比較好識(shí)別,成為大家的切入點(diǎn)。復(fù)雜維度的地方,目前的算法還是解決不了,需要未來(lái)大家一起攻克。

因此,離我們臨床或者是落地最接近的AI技術(shù)就是肺結(jié)節(jié),其次就是糖網(wǎng)篩查,其他還有骨骼,越往后的離我們臨床越遠(yuǎn)。

目前AI產(chǎn)品涉及成像、篩查、隨訪、診斷、治療及療效評(píng)估等各個(gè)環(huán)節(jié)。

成像環(huán)節(jié),目前基于全迭代的圖像重建一個(gè)病人要半個(gè)小時(shí)或更久,臨床難以接受。用深度學(xué)習(xí)的方法有望實(shí)現(xiàn)類似于全迭代重建的效果,而時(shí)間大大縮短,能解決優(yōu)質(zhì)圖像的瓶頸問(wèn)題,可能給圖像質(zhì)量的重建帶來(lái)一個(gè)革命。

病變的檢測(cè)環(huán)節(jié),人機(jī)協(xié)同一定會(huì)提升檢測(cè)病變的敏感度。現(xiàn)在可能大家都意識(shí)到了,單病種是不符合我們臨床場(chǎng)景的,需要多任務(wù)學(xué)習(xí)。多病種的學(xué)習(xí)才符合我們的臨床場(chǎng)景,所以現(xiàn)在已經(jīng)有多家公司來(lái)布局多任務(wù)的學(xué)習(xí),對(duì)于肺里面的結(jié)節(jié)腫塊、肺炎等等進(jìn)行檢測(cè)。另外還有骨折模型,胸部的肋骨骨折可能是急診常常會(huì)出現(xiàn)漏診的地方,基于深度學(xué)習(xí)的肋骨骨折模型顯示了未來(lái)強(qiáng)大的應(yīng)用潛力;有一些隱蔽的骨折,我們可以通過(guò)改變攝像的體位來(lái)進(jìn)行證實(shí)。

對(duì)于基于CT的肺結(jié)節(jié)診斷模型,AI產(chǎn)品目前能夠從發(fā)現(xiàn)結(jié)節(jié)、結(jié)節(jié)的排序、量化、隨訪,一直到提取一些結(jié)構(gòu)化的信息或者是報(bào)告,甚至做一些危險(xiǎn)度處理的建議。

在診斷環(huán)節(jié),也在進(jìn)行著各種探索。只要有大量手術(shù)證實(shí)的病例,機(jī)器學(xué)習(xí)是有希望的,目前有部分公司的產(chǎn)品在閉環(huán)數(shù)據(jù)上已經(jīng)顯示了非常好的敏感度和特異度(分別達(dá)到95%和70%),這樣差不多就達(dá)到了主治醫(yī)生的水平,如果解決了泛化性問(wèn)題,前途是美好的。

預(yù)測(cè)環(huán)節(jié),AI可用于腫瘤預(yù)后、治療效果、能否手術(shù)等等,比如純磨玻璃密度結(jié)節(jié)到底哪一個(gè)該開(kāi)?哪一個(gè)不該開(kāi)?能夠真正判斷出來(lái)的專家畢竟數(shù)量有限,作為普通的醫(yī)生,怎么判斷?我們外科醫(yī)生怎么判斷?如果有AI模型幫助他判斷,這個(gè)結(jié)節(jié)可能是有風(fēng)險(xiǎn)的,那就可以幫助他來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題,減少誤判。

在治療環(huán)節(jié),現(xiàn)在基于深度學(xué)習(xí)的圖像重建,可以幫助醫(yī)生重構(gòu)更加直觀的病變位置、形態(tài)以及信息,可以進(jìn)行被切除部位殘余正常器官組織的功能評(píng)價(jià),可以進(jìn)行年輕醫(yī)生術(shù)前培訓(xùn),可以進(jìn)行術(shù)前模擬手術(shù)的導(dǎo)航以及路徑訓(xùn)練,這些都是AI未來(lái)很有潛力的方面。

在放療領(lǐng)域,當(dāng)然可以在各個(gè)環(huán)節(jié)為放療醫(yī)生賦能,比如說(shuō)通過(guò)深度學(xué)習(xí)推薦、自動(dòng)勾畫(huà)靶區(qū)等等。還可以進(jìn)行評(píng)價(jià),可以通過(guò)深度學(xué)習(xí)獲得更加微觀的信息,來(lái)提供診斷效果的評(píng)價(jià)。

尤其是靶向治療,哪些適合,哪些不適合?我們要拿到病理才知道患者該用哪一種靶向藥。微觀和宏觀之間的關(guān)系,可以通過(guò)深度學(xué)習(xí)的方法來(lái)獲得,甚至不用做活檢都可以知道哪些病人用靶向藥,或者是哪些病人不用靶向藥,這是非常有潛力的領(lǐng)域。

未來(lái)AI產(chǎn)品可能會(huì)基于整個(gè)醫(yī)療流程的全數(shù)據(jù)形成模型,從而為病人提供更加精準(zhǔn)的個(gè)性化診治方案。我們影像科醫(yī)生面臨了一個(gè)大好的機(jī)遇,未來(lái)值得期待。比爾·蓋茨說(shuō)過(guò),任何新技術(shù)的短期影響都可能被高估,但長(zhǎng)期的影響都可能被低估。AI將會(huì)帶來(lái)我們影像科整個(gè)工作內(nèi)容、工作效率、工作流程、工作方式的轉(zhuǎn)變。

產(chǎn)品何時(shí)才能拿證

為什么醫(yī)學(xué)影像AI中國(guó)遲遲拿不到證?第一,AI不同于傳統(tǒng)醫(yī)療產(chǎn)品, AI如何定義?如何分級(jí)?如何測(cè)試?比如說(shuō),硬件只需要上報(bào)產(chǎn)品參數(shù),經(jīng)檢測(cè)符合就可以給證,但是AI的模型敏感度可以在50%到99%之間進(jìn)行調(diào)節(jié), 相應(yīng)的變化就是假陽(yáng)性率由低到高的變化。這當(dāng)中如何平衡和判斷,需要相關(guān)專家和管理部門從新學(xué)習(xí)、選擇和確定。

還有,我們是否具備了完整意義的AI產(chǎn)品?如何整合到醫(yī)療流程?拿到證后賺誰(shuí)的錢?這些都是需要考慮的。我們常常說(shuō),現(xiàn)在單病種的模型不符合臨床場(chǎng)景,覆蓋現(xiàn)在幾個(gè)病種還不夠,要覆蓋全病種;現(xiàn)在的單純基于圖像識(shí)別的產(chǎn)品還不夠,需要基于工作全流程的產(chǎn)品。

肺結(jié)節(jié)的模型比較靠譜,給了我們4點(diǎn)啟示。第一個(gè)就是開(kāi)放、完整、高質(zhì)量數(shù)據(jù)庫(kù)是至關(guān)重要的,肺結(jié)節(jié)全球開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)多,大家的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)多。第二個(gè)是從源頭進(jìn)行頂層設(shè)計(jì),進(jìn)行高質(zhì)量的標(biāo)注,在當(dāng)下是很重要的。第三個(gè)是找到明確的臨床需求和使用場(chǎng)景,每個(gè)產(chǎn)品到底是解決什么問(wèn)題,一定要和醫(yī)生磨合才行。第四,進(jìn)行大量訓(xùn)練和迭代,以便適合臨床工作場(chǎng)景非常關(guān)鍵。

但是,現(xiàn)在作為AI產(chǎn)品核心的數(shù)據(jù)有很多不如意的地方,數(shù)據(jù)的數(shù)量、質(zhì)量、標(biāo)注、共享都是值得我們討論的和重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

我想與各個(gè)公司和科學(xué)家們分享自己的一個(gè)觀點(diǎn):現(xiàn)階段基于深度學(xué)習(xí)的AI核心是高質(zhì)量數(shù)據(jù),是醫(yī)生;未來(lái)的核心在于算法科學(xué)家,只有最核心的算法突破、技術(shù)突破,才能帶來(lái)真正的行業(yè)革命。

我注意到,浙江大學(xué)某附屬醫(yī)院出了一個(gè)多學(xué)科的人工智能會(huì)診報(bào)價(jià)。這是一個(gè)很好的嘗試和示范,AI怎么落地?你是直接給病人收費(fèi),還是直接綁在硬件和軟件上收費(fèi),還是直接作為診療費(fèi)付費(fèi),還是人機(jī)互動(dòng)的付費(fèi),還是多學(xué)科的付費(fèi)?不管怎么說(shuō),只有找到了付費(fèi)的方式,才有AI企業(yè)的未來(lái),才會(huì)給我們整個(gè)行業(yè)帶來(lái)繁榮。

臨床的使用環(huán)節(jié),可能現(xiàn)階段有很多的問(wèn)題,我們要幫助企業(yè)去解決??赡苁钱a(chǎn)品或者是流程的問(wèn)題,可能是現(xiàn)在的臨床醫(yī)生訓(xùn)練不夠,但科技發(fā)展會(huì)帶來(lái)整個(gè)架構(gòu)的改變。就像圍棋下到中盤,要系統(tǒng)考慮后半盤如何下,我們也應(yīng)該從更高的層次上來(lái)考慮,如何在現(xiàn)有的層面上來(lái)重塑我們的知識(shí)結(jié)構(gòu)和方法。

我相信人工智能一定會(huì)帶來(lái)重大的技術(shù)革新,也會(huì)帶來(lái)我們行業(yè)的變革,未來(lái)發(fā)展會(huì)越來(lái)越好。

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