AI 影像輔助診斷,開創影像檢查新紀元
2020 年 6 月 9 日,一款顱內(nei) 腫瘤核磁共振影像輔助診斷軟件獲得了審批,拿到了影像輔助診斷領域的首張上市許可。
根據研發機構內(nei) 測數據,這套人工智能軟件對腦腫瘤的診斷準確率超過 90%,對其中常見類型的診斷準確率達到 96%。
腦部腫瘤是臨(lin) 床上高度依賴影像來進行診斷的疾病。
這可不是一件小事。
你去拍核磁共振,拍完後都是醫生給你看片子,然後告訴你哪裏有問題,你就想想,在等報告的時候那個(ge) 著急的心情。
現在人工智能可以配合醫生幹這個(ge) 事了,這個(ge) 等待的過程大大縮短,還更準確。
但是用人工智能軟件讀醫學影像還幫著出報告,這個(ge) 事兒(er) 得謹慎。
畢竟是給人看病啊。
沒錯,通常這類軟件的審批很難,不僅(jin) 準確性和安全性要過關(guan) ,還要綜合考量道德、倫(lun) 理、法律等諸多層麵的問題。
尤其是對能夠自動識別影像異常、給出明確診斷建議的 III 類器械,還要求必須有足夠硬的臨(lin) 床試驗數據。
所以,能通過審批,說明了人工智能在這個(ge) 領域表現突出,而且還通過了臨(lin) 床的考驗。
在中國,人工智能開始深度參與(yu) 臨(lin) 床診療工作。這是一個(ge) 新突破。
“排雷大戰”:醫生挑戰 AI
世界圍棋冠軍(jun) 柯潔跟 AlphaGo 對決(jue) 後,曾經說過一句話:
“人類研究圍棋幾千年了,然而人工智能卻告訴我們(men) ,我們(men) 甚至連其表皮都沒揭開。”
柯潔說的是圍棋的道理,放在臨(lin) 床醫學上也一樣,尤其是在影像診斷領域。
2020 年 10 月 12 日,中國卒中大會(hui) 。來自全國各地、經過層層篩選後的 18 名具有豐(feng) 富經驗的放射科醫生,將在這裏參加一場驚心動魄的“排雷大賽”。
放射科醫生,是數字時代最前沿的醫生。他們(men) 要排的這個(ge) 雷,就是顱內(nei) 動脈瘤。
在中國 7% 的成人有顱內(nei) 動脈瘤。這種病最可怕的是平時不知道,常規體(ti) 檢查不到,在破裂之前 90% 的病人感受不到。就像一顆雷,隨時可能爆炸。
國內(nei) 一線城市的 ICU ,每年都會(hui) 收治幾十例動脈瘤破裂出血後來搶救的病人,雖然顱內(nei) 動脈瘤極少數會(hui) 破裂,但是一旦破裂出血,病死率和致殘率相當高。
所以對於(yu) 這種病,如果在沒有出血前,就能經過影像診斷出來是最重要的。
排雷大賽分為(wei) 三輪。
第一輪,醫生們(men) 被平均分到兩(liang) 組,醫生和醫生戰,結果戰平,說明兩(liang) 組醫生實力相當。
第二輪,一組應用 AI,另外一組獨立作戰。應用了 AI 的那組醫生,錯誤率是 4.4%,而獨立作戰組是 11.1%。用了 AI 的勝。
第三輪,換一下,這次上一輪中獨立作戰的醫生這次改成用 AI,上一輪中和 AI 打配合的醫生這次獨立診斷,題目也換了更難的。這一輪,又是用了 AI 的勝,錯誤率是 11.1%,而獨立作戰組是15.6%。
醫生和 AI 打配合,不僅(jin) 提高了效率,而且提高了準確率。
那它是怎麽(me) 做到的?
醫生經驗之外的新經驗
可能你會(hui) 說,我知道,這叫機器學習(xi) ,人工智能學習(xi) 了頂級醫生的經驗,名師出高徒,再加上它強大的算力和高分辨率,所以它贏了。
很多人,甚至包括醫生,對於(yu) 這個(ge) 問題的答案可能都跟你一樣。
就拿今年通過審批的這套人工智能軟件來說,它就是在北京天壇醫院“學習(xi) 成長”起來的。
天壇醫院是什麽(me) 地方?醫療資源充足,科室能力優(you) 秀,病例來源豐(feng) 富。醫療數據無論是數量還是質量,都是世界上數一數二的。
人工智能在天壇醫院跟著經驗豐(feng) 富的頂尖醫生學習(xi) ,所以它快速進步,最終就能成長為(wei) 一名合格的“AI 醫生”,拿到了輔助診斷的牌照,對吧?
對,這些都沒錯。
但人工智能是在跟著醫生學,但學的卻不是醫生的經驗。
AI 做診斷,是從(cong) 起點推斷出終點。起點是影像,終點是診斷。
在 AI 學習(xi) 階段,醫生隻需要提供起點和終點的高質量數據,也就是清晰的影像和正確的診斷。
然後,讓 AI 自動學習(xi) ,由它自己去總結歸納算法規則,最終讓它學會(hui) 隻要看到一張影像,立刻給出一個(ge) 靠譜的診斷。
講到這你該問了,醫生會(hui) 不會(hui) 告訴 AI 具體(ti) 分析什麽(me) 內(nei) 容呢?比如腫瘤的形狀、密度、邊緣、血流、紋理、尺寸,還有病人的年齡、性別、家族史等等?
我告訴你,不用。
你說的這些是初級的機器學習(xi) 。
今天,人工智能用到的深度學習(xi) ,不需要告訴它抓取什麽(me) 特征,機器會(hui) 自動從(cong) 大數據的複雜關(guan) 係中推導出從(cong) 影像到診斷之間的算法規則。
這套算法規則,就是它的診斷能力。
深度學習(xi) 是與(yu) 傳(chuan) 統機器學習(xi) 截然不同的一種新範式。
人工智能診斷用的算法規則,是從(cong) 上百萬(wan) 份病例中自主歸納的,並不是醫生教的,所以 AI 學的不是醫生的經驗,而是醫生經驗之外的“新”經驗 。
至於(yu) 這個(ge) 新經驗到底是什麽(me) ,我們(men) 沒必要完全了解,姑且把它當成“黑盒子”。
其實,每個(ge) 人的大腦對於(yu) 其他人來說,都是一個(ge) “黑盒子”,我們(men) 能一眼認出來一個(ge) 物品,在很多時候也說不清到底用了什麽(me) 規則,這是大腦在長期鍛煉以後形成的一套自己的算法。每個(ge) 人都有自己辨別事物的“新經驗”。
海量數據、強大算力以及高分辨率,讓人工智能歸納出來的這套新經驗,是它在影像診斷領域取得突破的基礎。
循證醫學證據之外的新證據
一個(ge) 合格的放射科醫生在能夠給病人獨立診斷之前,要經過長期大量的專(zhuan) 業(ye) 訓練。在中國醫療培訓體(ti) 係下,本碩博連讀 8 年,順利的話 2 年晉升主治醫,再過至少 5 年升為(wei) 副主任醫師,加起來就是至少 15 年才能成為(wei) 一名合格的影像學專(zhuan) 家。
放射科醫生在中國嚴(yan) 重不足。
這麽(me) 說,裝這樣一套 AI 等於(yu) 請了一個(ge) 中國最牛醫院的醫生,不用發工資,還不會(hui) 累,24 小時加班加點也不抱怨,一舉(ju) 好幾得。這對於(yu) 緩解我國醫療資源分配不均,解決(jue) 看病難的問題,具有極大的幫助。
北京天壇醫院放射科高培毅教授說:“理想狀態下,這套係統正式應用後,至少可以替代醫生 20% 的工作時間,讓醫生有更多的精力專(zhuan) 注於(yu) 科研和人文,給病人更多溫暖。”
這就是 AI 給臨(lin) 床帶來的第一個(ge) 好處:可以搭把手。
第二個(ge) 好處,是可以提高診斷的準確率。
醫生會(hui) 被情緒、狀態、時間、地點等外界因素打擾,從(cong) 而影響診斷的準確率。
有時候,甚至需要每 3-4 秒鍾解讀一張片子。視覺疲勞和快速決(jue) 策,就難免會(hui) 出錯。
但是 AI 不會(hui) 。
人工智能對於(yu) 臨(lin) 床更大的貢獻則是,它可以為(wei) 醫生提供循證醫學證據之外的新證據。
美國國家醫學院(NAM)在一份報告中指出,“大多數病人一生中至少會(hui) 經曆一次誤診,有時會(hui) 帶來毀滅性的後果”。
《福布斯中文網》認為(wei) 臨(lin) 床誤診的首位原因,是循證醫學沒有真正成為(wei) 醫療行為(wei) 的基礎,實踐中充斥大量的主觀性證據。
而級別最高的證據,是通過大樣本、隨機、對照試驗得出的證據,醫生的個(ge) 人經驗是級別最低的證據。
但臨(lin) 床診斷根本離不開醫生的個(ge) 人經驗。
你可能知道,病理診斷是腫瘤最後確診的金標準。就連這樣的金標準,也會(hui) 受到個(ge) 人經驗的影響,一個(ge) 不合格的病理科醫生,給出的病理診斷你敢信嗎?
在這種場景下,AI 給出的影像學診斷,就提供了一種循證醫學之外強大的新證據。
在基層醫院,如果和病理診斷不符,我們(men) 就會(hui) 重新審視病理科醫生的報告,同時還會(hui) 和 AI 給出的診斷反複比對、會(hui) 診,最終給病人提供最準確的診斷。
無論是為(wei) 醫生賦能,還是為(wei) 醫生提供更多證據,人工智能都不能取代醫生,但應用了人工智能的醫生效率和產(chan) 出都會(hui) 更高。
AlphaGo 之父戴密斯·哈薩比斯(Demis Hassabis)說過一句話:
“人們(men) 有時會(hui) 認為(wei) 這些比賽是人與(yu) 機器的對決(jue) ,但我不同意,這不是人對抗機器,而是人利用機器作為(wei) 工具,共同探索新的知識領域。我們(men) 把 AlphaGo 看作哈勃望遠鏡,柯潔則是世界上最棒的天文學家,我們(men) 期待看到他借助 AlphaGo 能探索到什麽(me) 。”
完