新冠状病毒(dú)还没有完(wán)全消除,还在持续,人工智能助力医疗领域与(yǔ)时间赛跑,帮助大众尽(jìn)快(kuài)度过疫情(qíng)。
在疫(yì)情(qíng)持(chí)续(xù)的这一个多月里,AI抗(kàng)疫已经(jīng)成(chéng)为备(bèi)受关(guān)注热门话题,诸(zhū)如AI红外测温、肺炎咨询(xún)机器人(rén)、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(jù)科技媒体头条。
最(zuì)近2月28日,百度飞桨向(xiàng)外界同步(bù)了一条新动态:连心医(yī)疗团队基于百度飞桨平台(tái)开发的(de)“基于CT影像(xiàng)的肺炎(yán)筛(shāi)查(chá)与(yǔ)病情(qíng)预评(píng)估AI系统”正式上线(xiàn),可(kě)快速检测识别(bié)肺(fèi)炎病灶,为病情(qíng)诊(zhěn)断提供病灶的数量、体积、肺(fèi)部占比等定量评(píng)估信息,并已经(jīng)在湖南郴州湘(xiāng)南(nán)学院附(fù)属(shǔ)医院投入使(shǐ)用。
不(bú)过深入抗疫一(yī)线、与医疗人(rén)员并肩战(zhàn)斗的CT影像智(zhì)能识别又(yòu)有所不(bú)同,从新冠肺炎“假阴性”的消息传出,到(dào)百度飞桨助力连心医(yī)疗首次开源肺炎CT影像分析模型,从0到1乃至到(dào)N的(de)一(yī)幕,再次(cì)演绎了互(hù)联网的“战(zhàn)疫”速度(dù)。
有感于科技企业担(dān)当精神的同时,也产生了一(yī)些新的话题,比如人工(gōng)智能企业为何可以快(kuài)速给出(chū)解决方案,落地(dì)应用后解决了哪些(xiē)棘手问题,以及人(rén)工智能(néng)的实战结果给我们带来了(le)什么(me)样(yàng)的启示?
争分夺秒(miǎo)的AI“军团”
2月(yuè)3日,武汉大学(xué)中(zhōng)南医院影像科副主任张笑春发了一条(tiáo)朋友圈:“别迷信核(hé)酸检测了,强烈(liè)推(tuī)荐CT影像作(zuò)为目前 2019-nCoV 肺炎主(zhǔ)要依据”,并称这是“一个一(yī)线影像医生的(de)大声疾呼!”
2月4日,工信部发出了倡议:全国各地要充(chōng)分发挥人(rén)工(gōng)智能赋能效用,协(xié)力抗击(jī)新冠肺炎疫情;2月(yuè)5日(rì),国家(jiā)卫健(jiàn)委(wěi)发布了第(dì)五版(bǎn)《新型冠状病毒(dú)感染(rǎn)的肺(fèi)炎诊疗(liáo)方案》,肺部CT影像被正式纳入(rù)新(xīn)冠肺炎诊断(duàn)标准。
大大小小的人工智能企业,也开始了(le)一场争(zhēng)分夺秒的攻(gōng)坚(jiān)战(zhàn)。
正(zhèng)如(rú)文初提到的一(yī)幕,连心医疗(liáo)结合百度飞(fēi)桨开源框(kuàng)架和视觉领域技术领先的(de)PaddleSeg开发套件,研发了“基于CT影像的肺炎(yán)筛查与病情预评估AI系统”,并将(jiāng)对全国(guó)定点收治医院免费开放,以提高国内基层医院(yuàn)关于新(xīn)型肺炎的病情诊断和救(jiù)治能力(lì)。
阿里、华为、依图科技、深睿医疗等也(yě)先后(hòu)拿出(chū)了解决(jué)方案(àn)。
比如阿里达摩院医疗团队与浙大一(yī)附院、万里云、长(zhǎng)远佳和古珀医院(yuàn)等多家(jiā)机(jī)构合作拿(ná)到了5000多个CT影像样本,结合新冠(guàn)肺炎患者的临床特征,推出了新冠肺(fèi)炎临床AI诊断(duàn)技术(shù)(CT影像),并(bìng)在(zài)河南“小汤山”医院里(lǐ)落地应(yīng)用。
华(huá)为云宣(xuān)布与华中(zhōng)科技大学、蓝网科技等通力协作,研发并(bìng)推出新型(xíng)冠状病毒肺炎AI辅助(zhù)医学影(yǐng)像量化分析服务,通过计(jì)算机视觉与医学影像分析技术(shù),结合临(lín)床信(xìn)息和(hé)实验室结(jié)果,辅助医生更高效、精(jīng)准地(dì)区分(fèn)早期、进展期(qī)与重症期患(huàn)者。
依图科技、深睿医疗、推想(xiǎng)科技等(děng)创(chuàng)业公司向外界(jiè)释(shì)放了推出可用于智(zhì)能评估新冠(guàn)肺炎的AI影像(xiàng)产品的消息,将针对局部性(xìng)病灶(zào)、弥漫性(xìng)病变、全肺受累(lèi)的各类肺炎疾病(bìng)严(yán)重程(chéng)度进行分级(jí),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(gōng)智能企业在对抗新(xīn)冠(guàn)肺炎“假(jiǎ)阴性”困境中(zhōng)的(de)快速应(yīng)对和(hé)深度参与,离(lí)不开两个关键因(yīn)素:
其一,CT扫描(miáo)一次可以得到数百张人体(tǐ)组织截面,而(ér)新型冠状(zhuàng)肺炎的在影像上主要表现为(wéi)外带(dài)分布、多叶段、磨玻璃间质性改(gǎi)变,医生可以(yǐ)将标注好的肺部CT影像交由机器学习,主(zhǔ)动寻找结果(guǒ)和图(tú)像之间的关系(xì)。
其二(èr),利用CT图像数据进(jìn)行AI诊断(duàn)并非没有先例,美国国(guó)立(lì)卫生研究院在2018年就曾公开(kāi)10600张CT扫描图像(xiàng),用于医疗人工(gōng)智能(néng)算法的开(kāi)发和测试。同时(shí)国内的百度、阿里、华为云等也在(zài)图像(xiàng)识(shí)别领(lǐng)域有着(zhe)成熟的神经网络训练算法。
诚(chéng)然,人工智能在CT影(yǐng)像识(shí)别(bié)中(zhōng)的(de)应用(yòng)并非是“不可能完成”的任务,甚至说(shuō)是当下医疗体系(xì)的一种潜在趋势,但发挥出的价(jià)值却不该被低(dī)估(gū)。
AI解(jiě)决(jué)了哪些问题?
厘清(qīng)了人工智能企业迅速(sù)备战(zhàn)的原因,再来(lái)回答另一个(gè)问题:人工智(zhì)能在这场(chǎng)攻坚战中到底解决(jué)了哪(nǎ)些棘手问题?
首先(xiān)是时间上的对比。
以(yǐ)CT影像的量(liàng)化评估为例,现在大多数医护人(rén)员采用的是手工勾(gōu)画ROI的方法,类似于(yú)PS中(zhōng)的手动描(miáo)边和(hé)抠图,每(měi)个患者需要勾画(huà)三(sān)四(sì)百张的CT影像(xiàng),往往需要五六个小时的时间(jiān)才能完成。而(ér)一位患(huàn)者从入院观(guān)察到治愈出院,一般需要拍(pāi)摄四次左右的CT影像,相关(guān)医生的工作量可想(xiǎng)而知。
特别是在湖北等疫情高发(fā)的地区,耗(hào)时如此之长的CT影(yǐng)像(xiàng)量化工作,不仅(jǐn)让一线(xiàn)的医疗人(rén)员(yuán)置于(yú)高负荷的(de)工作状态(tài)中,也在(zài)一定程度上耽搁了(le)诊断效(xiào)率。
从几家人工(gōng)智(zhì)能企业(yè)给出的(de)结果来看,确(què)诊时(shí)间被压缩到了几(jǐ)秒到几(jǐ)十秒之间(jiān)。诸(zhū)如依图科(kē)技、华为云等公司专注于(yú)CT影像量化评估工(gōng)作(zuò),阿里(lǐ)达摩院、连(lián)心医疗则给出了一整套的方案,包括CT影(yǐng)像的病灶检测、病灶轮廓勾画、双肺密度(dù)分(fèn)布直方图(tú)及肺部病灶的数量、体积、肺部占比等全套定(dìng)量指标的计算与展示。
其次是生产力(lì)的对(duì)比。
疫区的(de)医生(shēng)或许可以(yǐ)凭借繁多的病例(lì)“熟能生巧”,花上5—10分钟的时间就能从CT影像中确定(dìng)患者的病情。可对于非疫区(qū)的医生而言,由于接诊相关病(bìng)历的经(jīng)验少,在(zài)确(què)诊过程中经常会(huì)举棋不(bú)定,直到核酸检测显示阳性后才敢确(què)诊,其(qí)中犹豫和等待(dài)的时间,可能已经造成交叉感染乃至是家庭聚集性发病。
同(tóng)时高压的工(gōng)作状态也在考验医生(shēng)的心理素质,每一份签名确诊报告的背后,通常意味着(zhe)几(jǐ)十个紧密接触者(zhě)的隔离收(shōu)治,既是一种责任,也是(shì)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(zhǒng)程度上拉平(píng)了因为(wéi)经(jīng)验(yàn)不同导致(zhì)的生产力(lì)差异,即便是没有(yǒu)接(jiē)触过肺炎病例的医生,也可(kě)以根据AI的诊断(duàn)结果进行科学判定(dìng),然后以一种可(kě)观的依据(jù)增强医生(shēng)们的(de)诊断信心。
值得一提(tí)的是,连心(xīn)医疗采用的(de)深度学习算法(fǎ)模型充分训练了(le)所(suǒ)收集到的(de)高分辨率和低(dī)分辨率的CT影像数(shù)据,可(kě)以适应不同等级CT影像设备采(cǎi)集的检(jiǎn)查数据,哪怕是医疗(liáo)资源受限的基层医院,也可以在(zài)肺炎辅助(zhù)预诊断工具的帮助下进行(háng)确诊,进一(yī)步(bù)提升了基(jī)层医生的(de)诊断和评估效率。
被(bèi)验证的“通(tōng)用(yòng)技术”
人工智能在CT影像辅助诊断中的(de)价(jià)值已然被验证,同时被(bèi)验证的还有人工智能作为“通用技(jì)术(shù)”的属性。
按照百(bǎi)度(dù)CTO王(wáng)海峰的观点(diǎn),“通(tōng)用技术”指的是与机械技术、电气(qì)技术和信息技术一样,具备标(biāo)准化、自(zì)动(dòng)化和模块(kuài)化的特征(zhēng),也是进入工业大(dà)生产阶段的(de)基本前提(tí)。至少AI在CT图像智能诊(zhěn)断(duàn)系统(tǒng)的(de)应用中,不难找到“通用性”的一面(miàn)。
一(yī)个直接(jiē)的(de)例子,当新型(xíng)冠状(zhuàng)肺炎的疫情结束后(hòu),那些战斗在一线的医(yī)务工作者,势必会重(chóng)新(xīn)审视AI这(zhè)个“新(xīn)战友”,进而延伸(shēn)出更加广泛的(de)应用,比如同(tóng)样的技术被应用于肝(gān)癌、肺癌等病情的早(zǎo)期筛查,毕竟这些病历同样需要(yào)在几百张影像中(zhōng)找到病变的组(zǔ)织(zhī),并对它的(de)良(liáng)恶性做出准确的判断。
只是这样的话(huà)题似乎(hū)并(bìng)不(bú)新鲜(xiān),早(zǎo)在(zài)2016年就有“人工智(zhì)能(néng)+医疗影像”元年的说法,图像识别在(zài)医疗(liáo)中的应用渐渐兴起,这次(cì)疫情中崭露头角的(de)推想科技、连心医疗(liáo)等均诞生于这(zhè)一年。尽管在过去(qù)几年中,这些企业很少被(bèi)外(wài)界(jiè)所(suǒ)关注,以至于在资本市(shì)场都有些寒冬的味道,但经此一“疫”后大概率会(huì)迎来(lái)新的风口。
何况人工智能行业的协作方式也在发生转变,进(jìn)一步为医疗垂(chuí)直领域的布道者们提(tí)供了新的机会窗口。
以(yǐ)连心(xīn)医疗为例,在(zài)创立之初(chū)主要(yào)提供肿(zhǒng)瘤(liú)数据平台搭建和医疗数据分析,涉及医疗影像处理(lǐ)、分割、配(pèi)准等等(děng)。但在(zài)CT影像的攻坚战中,连心(xīn)医(yī)疗选择在自身数据优势的基(jī)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(bìng)情预评估AI系统并对全国定点收治医院免(miǎn)费(fèi)开放,为抗击(jī)疫情贡(gòng)献一己之力(lì)的(de)同(tóng)时,也给出了(le)医疗(liáo)服务升(shēng)级的(de)新思路:
以(yǐ)往医疗机构想(xiǎng)要开发(fā)肺(fèi)炎CT影像智(zhì)能诊断类的应用,需要找到某家科技(jì)公司进行联合开发,其中的门槛(kǎn)和成本不言而(ér)喻。如今却可(kě)以在百度飞桨的EasyDL图像分割模(mó)型中,直接选择“肺炎CT影(yǐng)像识别(bié)专用算法(fǎ)”,只需要少量的数(shù)据训练即可获得基(jī)于(yú)实际场景进一(yī)步优化的模(mó)型,以及可灵活支持多种部署(shǔ)形式、可即用的模(mó)型(xíng)服务。
沿循这样的逻(luó)辑,不排除诞生AI应用新范式的可能。百度飞桨就像是AI服(fú)务的“模型商店”,连心医(yī)疗这样的开(kāi)发者打造上线了各种(zhǒng)各样的“模型”,全球范围内的医疗机构们(men)可(kě)以在“商店(diàn)”中找到自己需要的“模(mó)型”,简单的适配(pèi)就可以落地应(yīng)用。
可(kě)以笃(dǔ)定的是,一(yī)旦这样的逻(luó)辑被跑通后,注定不会局(jú)限在医(yī)疗(liáo)领域,不断向工业制造、市(shì)场营销、农业生产(chǎn)等(děng)领(lǐng)域延伸(shēn),又一次(cì)印证了王海峰关(guān)于“深(shēn)度学习推动AI进入工(gōng)业大生产阶段(duàn)”的(de)观点。
麦(mài)肯锡喜(xǐ)欢(huān)用“灯塔工(gōng)厂”来定义在第四次工业革命做出(chū)全球表率的企业,借鉴这样的说法,在时间和生产(chǎn)力做(zuò)出示范(fàn)的AI诊断,何(hé)尝不是医疗领域(yù)的“灯塔工(gōng)厂”。
也就不(bú)难理解阿里、百(bǎi)度、华为(wéi)以及人工智能(néng)创业们在这场费用疫情中与病毒“赤膊奋战(zhàn)”的勇气,担当和情怀只是其一,为医疗行(háng)业建造一座(zuò)“灯塔”,用数据和技(jì)术重(chóng)新定义(yì)医疗,无疑是同样重(chóng)要(yào)的事。
有理(lǐ)由相信(xìn),AI在一(yī)线与(yǔ)时间赛跑(pǎo)、与疫情赛跑的(de)挑战背后,也将(jiāng)是AI在医疗领域规模化落地的序章。