新冠状病毒还(hái)没有(yǒu)完(wán)全消除,还在持续,人(rén)工智能(néng)助力医(yī)疗领域与时间(jiān)赛跑,帮助大众尽快度过疫情。
在疫情(qíng)持续的这一个(gè)多月里,AI抗疫已经成为备受(shòu)关注热门话题,诸如AI红外测温、肺(fèi)炎(yán)咨询(xún)机器(qì)人、人工智能助力疫(yì)苗研(yán)发、算(suàn)法预测新型冠(guàn)状病毒(dú)的(de)全基因组等(děng)案(àn)例(lì)多次占据科技媒体头(tóu)条。
最近2月28日,百度飞桨向外(wài)界同步了(le)一条新动态(tài):连(lián)心医疗团队基于百度(dù)飞桨(jiǎng)平台开发的“基于CT影像的肺(fèi)炎筛查与病(bìng)情预评估AI系(xì)统”正式上线,可快速(sù)检测识别肺炎病灶,为病情诊断提供病灶的数量、体积、肺(fèi)部占(zhàn)比等定量评(píng)估信(xìn)息,并已(yǐ)经在湖南(nán)郴(chēn)州湘南学院附属医院(yuàn)投入使用。
不过深入抗疫(yì)一线、与医疗人员并肩(jiān)战斗的CT影像智能识别又(yòu)有所不同(tóng),从新冠肺炎“假(jiǎ)阴性”的(de)消(xiāo)息传出(chū),到百度(dù)飞桨(jiǎng)助(zhù)力(lì)连心医疗首(shǒu)次开源肺炎CT影像(xiàng)分(fèn)析模型,从0到1乃至到N的一幕,再(zài)次演绎了(le)互联网(wǎng)的(de)“战疫(yì)”速(sù)度。
有感于科技(jì)企业担当精(jīng)神的同(tóng)时,也(yě)产生(shēng)了(le)一些新的话题,比如人(rén)工智(zhì)能企业为何可以快速给出解决(jué)方案,落地应用后解(jiě)决了哪些棘手(shǒu)问题,以及人工智能(néng)的实战结(jié)果给我(wǒ)们带来了什么样的启示?
争分夺秒的AI“军团”
2月3日,武(wǔ)汉(hàn)大学中南医院影(yǐng)像科副(fù)主任张(zhāng)笑春发了一(yī)条朋友(yǒu)圈:“别迷信核酸检(jiǎn)测了,强烈推荐CT影像作为目前 2019-nCoV 肺炎主要依据(jù)”,并称这是(shì)“一个一(yī)线影像医生的大声疾呼!”
2月(yuè)4日,工信部(bù)发出了倡议(yì):全国各地要充分发挥人工智能赋能效用,协力(lì)抗(kàng)击(jī)新冠肺(fèi)炎疫情(qíng);2月5日,国家卫健委发布了第五(wǔ)版《新型冠状病毒感染的(de)肺炎诊疗(liáo)方案》,肺部CT影像(xiàng)被(bèi)正式纳入新冠肺炎诊(zhěn)断标准。
大大小小的人工(gōng)智能(néng)企业,也开始了一场争分(fèn)夺秒的攻坚战。
正(zhèng)如文初(chū)提到的(de)一幕,连(lián)心医疗结合(hé)百度飞桨开源框架和(hé)视觉领域技(jì)术领先的PaddleSeg开发(fā)套件,研发了“基于CT影像的肺炎筛查(chá)与病(bìng)情预评估AI系统”,并将(jiāng)对全国定点收治医院免费开(kāi)放,以提(tí)高国(guó)内(nèi)基层医院关(guān)于(yú)新(xīn)型肺炎的病情诊断和救治(zhì)能力。
阿里、华(huá)为、依图科技(jì)、深睿医疗等也先后拿出了解决方案。
比如阿(ā)里达摩院医疗团(tuán)队与浙(zhè)大一附院、万里云、长远佳和古珀医院等多家机(jī)构合作拿到(dào)了5000多个CT影(yǐng)像样(yàng)本,结(jié)合(hé)新冠肺炎患者的临床特征(zhēng),推(tuī)出(chū)了新冠(guàn)肺(fèi)炎(yán)临床AI诊(zhěn)断技术(CT影像),并在河南“小汤山”医院里(lǐ)落地应用。
华为云宣布与华中科(kē)技大学、蓝网(wǎng)科技等通力协作,研发并推出新型(xíng)冠状病毒肺炎AI辅助医学(xué)影像量(liàng)化分析服务,通过计(jì)算机视觉与医学影像分析技术,结合临床信息和(hé)实(shí)验室结果(guǒ),辅(fǔ)助医生更高(gāo)效、精(jīng)准地区分早期(qī)、进展期与重(chóng)症期患(huàn)者(zhě)。
依图科(kē)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(píng)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(bìng)变、全肺受(shòu)累的各(gè)类肺炎疾病严重程度进(jìn)行分级,继而精确(què)测(cè)算出疾病累计的肺炎负荷(hé)。
做一个总(zǒng)结的(de)话,人工智(zhì)能企业在对抗新冠肺炎“假(jiǎ)阴性”困(kùn)境(jìng)中的快速应对和深(shēn)度参与,离不开两(liǎng)个关键因(yīn)素:
其一,CT扫描一次可以得到(dào)数百(bǎi)张人体组织截面,而新型冠状肺(fèi)炎的在影像上主要表现为外带分(fèn)布、多(duō)叶段、磨玻璃间质性改变,医生可以将标注(zhù)好的(de)肺部CT影像交由机(jī)器(qì)学习,主动寻找结(jié)果和图(tú)像之间的关(guān)系。
其二,利用CT图像数据进行(háng)AI诊断并(bìng)非没有先例,美国国(guó)立卫生(shēng)研究院在2018年(nián)就曾公开10600张CT扫(sǎo)描图像,用(yòng)于医疗(liáo)人工智能(néng)算法(fǎ)的开发和(hé)测(cè)试。同时国内(nèi)的百度、阿里(lǐ)、华为云等也在图像(xiàng)识(shí)别领域有着成熟的神经(jīng)网络训练(liàn)算法。
诚(chéng)然(rán),人工智能在CT影像识别中的(de)应用并非是(shì)“不可能完(wán)成(chéng)”的任务,甚至说是当下医疗体系的(de)一种潜(qián)在趋(qū)势,但发挥出(chū)的(de)价值却不(bú)该(gāi)被低估。
AI解决了哪些问题?
厘清了人(rén)工(gōng)智能企业迅速备战的原因,再来回答另一个(gè)问题:人工智能在这(zhè)场(chǎng)攻(gōng)坚战(zhàn)中到底解决了哪些棘手问题?
首先(xiān)是时间上的对比。
以CT影像的量化评估为例(lì),现在大多(duō)数医护人员采用的是手工勾画ROI的方法,类(lèi)似于PS中的手动描边(biān)和(hé)抠图(tú),每个患者需要勾画三四百张的CT影像,往往需要五六个(gè)小时的(de)时间才能(néng)完成。而一位患者从入院观察(chá)到治(zhì)愈出院(yuàn),一般(bān)需要拍摄四(sì)次左右的CT影像(xiàng),相关医生的(de)工作量(liàng)可想(xiǎng)而知。
特别是在湖北(běi)等疫情高发的地(dì)区,耗时如此之长的CT影像量化工作,不(bú)仅让一线的医疗人员置于高(gāo)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(gōng)智能企(qǐ)业给(gěi)出的(de)结果来(lái)看,确诊(zhěn)时(shí)间被压缩(suō)到了几秒到几(jǐ)十(shí)秒之间。诸如依(yī)图科(kē)技、华为云等公司专(zhuān)注于CT影(yǐng)像量(liàng)化评估(gū)工作,阿里达摩院、连心医疗则给出了一(yī)整套的方案,包括CT影像的病灶检测、病灶轮廓勾(gōu)画、双肺(fèi)密(mì)度分(fèn)布直方图及(jí)肺部病灶的数量、体积、肺(fèi)部占比(bǐ)等全套定量指标(biāo)的计算与(yǔ)展示。
其次是生产力的对比。
疫区的(de)医生或许可以凭借繁多的病例“熟能生巧”,花上5—10分(fèn)钟(zhōng)的时间就(jiù)能从CT影像(xiàng)中(zhōng)确定患者的病情。可对于非疫区的(de)医(yī)生而(ér)言,由于接诊(zhěn)相(xiàng)关病历(lì)的经(jīng)验少,在确诊过程中经常会举棋不定(dìng),直到核酸检测显示阳性(xìng)后才敢确诊(zhěn),其中犹豫和等待的时(shí)间,可能(néng)已经造成交叉感染乃至是家庭聚集性(xìng)发病。
同时高压(yā)的工作状态也(yě)在考验医生的心理素质,每(měi)一份签名确诊(zhěn)报(bào)告的背后(hòu),通(tōng)常意味着几十个紧(jǐn)密接(jiē)触者(zhě)的隔离收治,既是一种责任(rèn),也是心理上犹豫(yù)。
至(zhì)少(shǎo)人工智能在CT影像诊(zhěn)断中的应用,已经在某(mǒu)种程度上拉平了因为经验不同(tóng)导致的(de)生产力差异,即便是(shì)没有(yǒu)接触过(guò)肺炎病例的医(yī)生,也(yě)可以(yǐ)根据AI的诊断结果进行科学判(pàn)定,然后以一种可观的(de)依(yī)据增强医生们的诊断(duàn)信心(xīn)。
值得一提的是(shì),连心医(yī)疗采用的深度(dù)学习算法模(mó)型充分训练了所收集到的高分(fèn)辨率和低(dī)分辨率的CT影像数据,可以适(shì)应(yīng)不同等级CT影(yǐng)像设备采集的检查数据,哪怕是医疗资源(yuán)受限的基层医院,也可以在肺(fèi)炎(yán)辅助预诊断工(gōng)具的帮助下进行确诊(zhěn),进一步提升了(le)基层医生的诊断和评估效率。
被(bèi)验证的“通(tōng)用技术(shù)”
人(rén)工智能在CT影像辅助诊断中(zhōng)的价值已然(rán)被验证,同时被验证的还(hái)有人工智能作为“通用技术”的属性。
按照百度CTO王(wáng)海峰的观点,“通(tōng)用技术(shù)”指的是与机械技术、电气(qì)技术和信息技术一样,具备标准化、自动(dòng)化和模块化(huà)的特征(zhēng),也是进入工业大生产(chǎn)阶(jiē)段的基本前提。至少AI在(zài)CT图像(xiàng)智能(néng)诊(zhěn)断系(xì)统(tǒng)的应用中,不难找到“通用性”的(de)一面。
一个直接的(de)例子,当新型冠状肺炎(yán)的疫情结束后(hòu),那些战斗在一线的医务工作(zuò)者(zhě),势必会重新审视AI这(zhè)个“新(xīn)战(zhàn)友”,进而延伸出(chū)更(gèng)加广泛的应用,比如同样的技术被应用于肝癌(ái)、肺癌等病(bìng)情的早期筛(shāi)查,毕竟这些病历同样(yàng)需(xū)要(yào)在(zài)几百张影(yǐng)像中(zhōng)找到病变的组织,并对(duì)它的良(liáng)恶性做出准(zhǔn)确的判断。
只(zhī)是这样(yàng)的(de)话(huà)题(tí)似乎(hū)并(bìng)不新鲜(xiān),早(zǎo)在(zài)2016年就有“人工智能+医疗影像”元年的说法,图像识别在医疗(liáo)中的(de)应用渐渐兴起,这(zhè)次疫情中(zhōng)崭露头角的推想科技、连心(xīn)医(yī)疗等(děng)均诞生于(yú)这一年。尽(jìn)管在过(guò)去几年中,这(zhè)些企业很少被(bèi)外界(jiè)所(suǒ)关注(zhù),以至于在资本市场都有些(xiē)寒冬的味道,但经此一“疫”后大概(gài)率会(huì)迎来新的风口。
何况人工(gōng)智(zhì)能行业的(de)协作方式也在发生转变,进一步(bù)为医疗垂直领域的布(bù)道者(zhě)们提供(gòng)了新的机会(huì)窗(chuāng)口。
以连心(xīn)医疗为例,在创(chuàng)立之初主要提供肿瘤数(shù)据平台搭建和(hé)医疗数据(jù)分析,涉(shè)及医疗影像处理、分割、配准等等。但在(zài)CT影像(xiàng)的攻坚(jiān)战中,连(lián)心医疗选择在自身数据优势(shì)的基础上,基于百(bǎi)度飞桨平台快速(sù)开发上线了基于(yú)CT影像的肺(fèi)炎筛(shāi)查(chá)与(yǔ)病情预(yù)评(píng)估(gū)AI系(xì)统并对(duì)全国定点收治医院(yuàn)免费开放,为抗(kàng)击疫情(qíng)贡献一己(jǐ)之(zhī)力的同时(shí),也给(gěi)出了医疗服务(wù)升级(jí)的新思路(lù):
以往医疗机构(gòu)想(xiǎng)要开发肺炎CT影像智(zhì)能(néng)诊(zhěn)断(duàn)类的应用(yòng),需要找到(dào)某家科技(jì)公司进行联合开(kāi)发(fā),其(qí)中的门槛和成本不言而喻。如(rú)今却可以在百度飞(fēi)桨的(de)EasyDL图像分割模型中,直接选(xuǎn)择(zé)“肺(fèi)炎(yán)CT影像识别专用算法”,只需要(yào)少量(liàng)的数据(jù)训练即可获得(dé)基于实际场景(jǐng)进(jìn)一步优化的模型,以及可灵活支持多种部(bù)署形式、可即用的模型(xíng)服务。
沿循这样(yàng)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服务的“模型商店”,连心医(yī)疗这样(yàng)的开发者打(dǎ)造上线了各种各样的“模型(xíng)”,全球范(fàn)围内的医疗机构(gòu)们可(kě)以在(zài)“商店”中找到自己需要(yào)的(de)“模型(xíng)”,简单的适配就(jiù)可以落地应用。
可以笃定的是,一旦这样的逻辑被跑(pǎo)通后,注定(dìng)不会局限在医疗(liáo)领域,不断(duàn)向工业(yè)制造、市(shì)场(chǎng)营销、农业生产等领域延(yán)伸,又一次印证了王海峰关于“深度学习推(tuī)动AI进入工(gōng)业大生产阶段”的观点。
麦肯(kěn)锡喜欢用“灯塔工(gōng)厂”来定义(yì)在第四次工业革(gé)命做出全球表率(lǜ)的(de)企业(yè),借鉴这样(yàng)的(de)说(shuō)法,在时(shí)间(jiān)和生(shēng)产力做出示范的(de)AI诊断,何尝不是医疗领域(yù)的“灯塔(tǎ)工厂(chǎng)”。
也就不难理解阿里、百度、华为(wéi)以及人工智能创业们在(zài)这场费用疫情中与病(bìng)毒(dú)“赤膊奋战”的勇气,担当和情怀只是其一,为医疗(liáo)行(háng)业建(jiàn)造一座(zuò)“灯塔”,用数据和技术重新定(dìng)义(yì)医疗(liáo),无疑是(shì)同样(yàng)重要的(de)事。
有理由相(xiàng)信,AI在一线(xiàn)与时间(jiān)赛跑、与疫情赛(sài)跑的挑战背后,也将是AI在(zài)医疗领域规模化落(luò)地的序章。