“新冠”肺炎CT影像AI定性辅助诊断系统助力打赢攻坚战“疫”

2020
02/23

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赵广娜 / 健康界
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疫情之下,时间就是生命,CT+AI必然是疫情防控不可或缺的有效工具。

新冠肺炎疫情牵动着每一位国人的心。如何利用人工智能技术帮助医院应对疫情?1月28日大年初四,天坛医院常务副院长王拥军与解放军总医院副院长何昆仑共同发起,在接到工信部"新冠病毒肺炎CT影像人工智能辅助诊断”专题攻关任务后,利用天坛医院人工智能研究中心的强大技术力量,联合工信部“新一代人工智能产业创新重点任务”揭榜单位北京安德医智科技有限公司,立即组织启动了科研攻关。

目前,已推出BioMind “新冠”肺炎CT影像AI定性辅助诊断系统(以下简称 “新冠”AI定性诊断系统),由30余家定点救治医院联合参与研发,并陆续投入使用。

率先实现新冠肺炎AI定性诊断

天坛医院、解放军总医院、BioMind 联合推出的这套“新冠” AI定性诊断系统,是业内真正意义上的、专门实现新冠肺炎的AI定性诊断系统。

“专门针对新冠肺炎”,是因为这套 “新冠”AI定性诊断系统不仅能够实现“肺炎诊断”,还能实现新冠肺炎与其他肺炎(病毒性肺炎、细菌性肺炎等)的进一步鉴别诊断。该系统全程仅需十几秒且针对新冠肺炎的诊断结果与核酸检测阳性结果符合率超过95.5%。

 (BioMind“新冠” AI定性诊断系统界面示例)

“这套系统是真正源于疫情一线的真实病例,再应用于疫情一线的 AI 系统。” 天坛医院人工智能研究中心技术负责人吴振洲介绍,前期研发有武汉市金银潭医院、武汉市第三医院、随州市中心医院、仙桃市第一人民医院、武汉市红十字会医院、武汉市第五医院、武汉市武昌医院、武汉市江夏区第一人民医院、武汉市黄陂区人民医院、温州市中心医院等30余家定点救治医院参与。

疫情无情人有情。它的研发过程,得到了工信部及科技司相关领导、北京市经济和信息化局及软件处的大力支持。目前,该系统已向全国所有定点收治医院免费开放,任一定点医院均可与工信部系统或直接联系BioMind,将尽快给予免费部署,软硬件均院内工作,数据不出院,保障病人隐私和医疗数据安全。

国家卫健委《新型冠状病毒感染的肺炎的诊疗方案》将CT影像纳入诊断标准之一。

随着疫情防控形势的发展,大量疑似病例出现,爆发式需求让一线医生不堪重负。由于新冠肺炎核酸检测假阴性比率高,影像鉴别难度大,严重影响了新冠肺炎的快速识别诊断。

解放军总医院放射科主任马林说,“在这种形势下,如何借力AI,进行新冠肺炎CT影像的鉴别诊断对于实现早诊断、早隔离、早治疗意义重大。”

“多病种同步诊断”造就了独特优势

武汉市金银潭医院放射科主任樊艳青表示,“肺炎的识别对影像医生来说不难,新冠肺炎的影像学表现也有一定的特异性,但仅从影像学角度实现新冠肺炎与普通肺炎的鉴别诊断却不是一件容易的事。”

“如果只做简单的肺炎筛查,临床价值还是有限。我们的目标是真正辅助临床实现新冠肺炎的鉴别诊断。”吴振洲表示,擅长多病种同步分析的技术优势,为进一步区分新冠肺炎与其他肺炎奠定了先天基础。

“为什么我们对自己的多病种同步分析能力有信心?” 据BioMind中国区CEO李晶珏介绍,早先BioMind就在全球率先实现神经系统疾病(脑肿瘤、小血管病变、脑卒中等)60余种、心脏疾病10余种、乳腺疾病8种的多病种定性诊断,诊断准确率超过90%,有的病种诊断准确率更超过96%。

基于此,这套 “新冠”AI定性诊断系统不仅实现了对新冠肺炎的定性诊断,同时,还即将推出对各种肺炎(新冠肺炎、其他病毒性肺炎、细菌性肺炎、真菌性肺炎等)的分类诊断。

吴振洲强调,“这在业内是独树一帜的。筛查检出和多病种同步分析定性诊断,无论从技术难度还是临床意义上是有本质区别的。”

与此同时,临床上应用这套系统,还能全面覆盖早期诊断、治疗评估和愈后随访的完整临床周期。

疫情之下数据质量更是关键

“数据是医疗AI产品的立足之根本。疫情之下更是如此。”吴振洲说,在研发过程中,团队采集了多中心、30余家定点救治医院的上万例核酸检测呈阳性(具有病原学诊断金标准结果)的新冠肺炎患者数据,加上临床诊断验证的其他肺炎数据两万多病例,构成精品数据集,进行多病种同步分析。

 “特殊时期承担光荣使命,就更要担起责任,绝不能因为任务紧急就忽视研发数据的质量。”吴振洲说,医疗AI的研发高度依赖数据质量,这直接决定了产品价值。

吴振洲介绍,团队对新冠肺炎CT影像数据进行严格质控,同时标注团队来自于解放军总医院数十名顶级专家。

换言之,AI本身不能独立存在,只有经过高质量的数据学习,加上应用场景的结合,才能使它“聪明”起来。

天坛医院放射科常务副主任(主持工作)刘亚欧表示,“只有从数据源头上把关质量,才能具备真正临床价值的前提。”

完整病程管理助力防控全过程

“我们绝不打无准备之仗,团队上下对这次攻坚任务做足了准备。”吴振洲说,这次调集了最精干的研发骨干,系统全面覆盖了早期诊断、治疗评估和愈后随访的完整临床周期。

具体来讲,主要是以下功能:

首先,“鉴别诊断”功能能够检出新冠肺炎毫米级的磨玻璃影、斑片影等早期细微征象。在实现肺炎检出敏感性接近100%的基础上,新冠肺炎的鉴别诊断准确率(与核酸检测阳性结果符合率)也能够达到95.5%以上。

其次,“智能量化分析”功能实现了精确的病灶量化分析与动态评估,为病程进展提供量化指标与及时的风险预警,辅助影像科医生进行病变分期与病情严重程度的判断,并为临床及时采取针对性治疗方式提供依据。

同时,“智能随访”功能,可以快速实现患者多次影像检查的自动调用及病灶精确配准分析,辅助医生迅速做出治疗效果评估、患者出院前评价及出院后康复随诊等一系列重要工作。随着疫情攻坚战的深入,治愈患者的数量将不断增加,“智能随访”功能将为精确监测治疗转归、密切观察患者预后、评估肺结构及功能损害程度提供丰富准确的指标。

 (BioMind“新冠” AI定性诊断系统真实临床场景应用示例)

CT+AI助力基层防控薄弱环节

虽然核酸检测仍是新冠肺炎确诊的金标准,但存在反复阴性才可能出现阳性的短板,更增加传染风险。CT+AI可以快速诊断,为疫情防控争取宝贵时间。“疫情之下,时间就是生命。CT+AI必然是疫情防控不可或缺的有效工具。”李晶珏说。

其次,AI带来的效率提升可以尽可能地帮助降低患者等待结果时间。如果患者较长时间在医院排队等待检查和结果,交叉感染风险巨大。CT+AI能够通过深度学习进行CT影像的深度判读、秒级运算,出具报告的时间从几十分钟加速到了几分钟。

同时,CT+AI无疑是对医疗队伍战斗力的“强心针”。一方面核酸检测不仅对医护人员的采集要求极高,稍有不妥就易造成患者假阴性,而且易造成医护人员的高风险感染。另一方面AI能够极大地提高诊断效率,缓解医生在前线巨大的疲劳与压力。

“这次我们一如既往、脚踏实地进行研发,希望能与国家共渡难关。”李晶珏说,这也是本次天坛医院人工智能研究中心、解放军总医院第一医学中心、第五医学中心、BioMind共同的初心——将AI技术的进步服务于人类的健康,希望能为早日打赢这场疫情攻坚战贡献一份力量。

 

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