2040年的影像医学是什么样子？

自从伦琴1895年发现X射线以来，放射学（Radiology）一直是创新的专业。放射学在其临床价值被广泛接受之前，就已经接受了新技术并认识到了它们的潜力。我们在变革和适应方面一直无所畏惧。仅在过去40年中，我们就不断扩大和重塑我们的领域，以适应革命性的技术进步。我们采用了CT和MRI的横断面解剖成像，这需要在图像解释中适应更高级别的细节水平。我们引入了各种形式的功能和分子成像，这要求我们将生物学纳入我们的知识和图像解释中。我们促进了介入放射学应用的巨大增长，将诊所和有收治权的临床医生纳入我们的许多部门中。最后，放射治疗学显著进展，它将靶向分子成像与放射性核素治疗相结合。

今天，我们在某些方面成为了自己成功的受害者，因为对影像学的需求，特别是在肿瘤学方面，不断增加。我们现在面临大量的检查，每次检查生成的图像数量呈指数级增长，并且需要全天候服务。在这个医生普遍倦怠的时代，我们的专业受到的影响最大。

目前的情况是不可持续的，放射学再次处于十字路口。未来几十年肯定会带来巨大的组织和运营变革，这将影响到包括放射科在内的所有医疗专业。人工智能（AI）正在成为医学领域，尤其是放射学领域的一股极为强大的力量，它可以帮助简化我们的工作流程，减少我们的工作量，同时也给我们的相关性带来挑战。此外，技术变革的步伐正在不断加快。许多影响放射学的操作和技术发展都是由我们无法控制的外部力量推动的。影像学仍将在诊断和微创介入中发挥关键作用。但是，作为放射科医生，我们的重点必须放在如何为医疗保健连续性增加价值上，特别是考虑到非影像的精确诊断和微创介入技术的兴起，这些技术肯定会出现在其他专业。放射科医生的活动如果仅限于图像解读，不仅会成为一种商品，而且最终可能会被淘汰。现在是积极探索和展示新方法的时候了，我们可以通过这些新方法做出图像解读以外的贡献。如果我们以正确的方式应对这一挑战，那么该专业将继续繁荣。但这一专业将不得不发生重大变化。

在最基本的层面上，放射科医生保持临床相关性的能力将取决于我们是否成为临床团队的一员。提供治疗的能力对于加强我们的临床影响也至关重要。因此，我们需要广泛培养介入放射学和放射治疗学。此外，我们还必须与医学、数据科学、工程和其他领域的其他学科合作，开展临床相关研究，开辟出我们专业所独有的创新和专业知识之路。

来自麻省总医院的专家最近在Radiology上发表了一篇社论，这篇社论描述了放射学科学和实践中的各种预期变化，其中一些变化几乎不可避免地出现，有些变化只有通过影像学界的远见和坚定的决心才能实现。

如何确保放射科在2040年蓬勃发展

1. 放射科医生必须为医疗服务提供价值，特别是考虑到非影像的精确诊断和微创介入技术的兴起

2. 仅从事图像判读的放射科医生不仅会成为一种商品，而且最终可能会被淘汰

3. 提供治疗的能力对于加强我们的临床影响至关重要。我们需要广泛培养介入放射学和放射治疗学

4. 我们的工作流程将由疾病焦点而非患者位置驱动

5. 放射科医生需要在其机构内保持强大的影响力，并继续被视为患者护理和研究的关键合作伙伴

6. 放射科医生必须认识到，人工智能（AI）将使我们能够在更高的水平上工作，就像数字成像和电子图像显示的出现一样

7. 放射科医生必须继续成为人工智能算法的守护者，并明确监督其使用

8. 非影像的精准诊断（即“liquid biopsies”“液体活检”）将继续上升，放射学在价值等式中的地位将需要相应地发展。放射科将负责使用影像标记物进行表型分析，这些标记物可预测预后，并可大规模预测治疗反应

9. 亚专业培训仍然非常重要，因为放射科医生的临床相关性只能通过与我们的亚专业转诊医生一样知识渊博的放射科医生来保证

10. 医学影像的碳足迹将是环境可持续发展工作的前沿

11. 我们必须保持警惕，尽自己的一份力量，将医学影像的力量带给全球最缺乏服务的人群

12. 影像技术将变得越来越多尺度、多模态和多组学

13. 由于成像、设备、技术和机器人技术的进步，微创介入治疗的范围将继续扩大

14. 放射治疗的增长将扩大临床医生的能力，首先“精确地观察”，然后“有针对性地治疗”。放射和核医学将在癌症诊断和治疗中发挥主导作用

放射工作流程和远程放射

计算和数据分析将越来越多地支持成像和其他诊断，以及连通性和远程医疗。当前工作流主要由患者位置驱动。工作列表是根据患者是住院患者、门诊患者还是急诊科住院患者来组织的。但随着越来越多的医疗服务在家中提供，我们将看到这三个患者位置之间的区别变得模糊。家庭医院项目正在增加。如果住院护理可以在家提供，我们很可能会看到更多的紧急护理也在家提供。因此，我们的工作流程需要由疾病驱动而不是患者位置驱动。

正如其他医疗服务将在家中提供一样，成像技术将越来越多地被带到患者身上进行自我检查。使用智能手机技术驱动的低成本传感器，由人工智能驱动的自主或半自主超声将使患者能够自行进行简单的超声数据采集，并自动重建图像。未来，其他检查可能会在当地进行，包括使用便携式设备进行平片、CT和MRI（低场强）。

由于对工作者灵活性的要求越来越高，而且需要连续覆盖，以及向城市中心以外的地区推广，家庭阅读和远程放射学将继续上升。然而，未来的放射科医生需要认真思考如何平衡远程和现场读片，以利于患者、教育和知识的交叉交流。放射科医生必须在其医疗机构中保持强大的影响力，以便他们继续被视为患者护理和研究的关键合作伙伴。

人工智能

人工智能不会取代放射学，但它将深刻影响我们的相关性和工作流程 。我们的专业面临的最大风险是，其他医学专业，以及潜在的患者本身，可能会利用人工智能进行独立的图像解读。鉴于转诊医生掌握着临床信息，他们将能够比传统放射科医生更大程度地将影像学发现放在临床相关的环境中。

咨询工作的全球化与人工智能自动化相结合，将越来越多地威胁到许多白领学科。其中包括医学和法律。我们的病理学同事在实践中看到了演化。例如，巴氏试验不再需要常规的人工解释。基于机器的解释，可能在遥远的地方，已经成为常态。唯一的例外是在异常情况下，无法自动读取并需要人工干预。某些放射学检查将经历类似的演化。人工智能算法将提供全面和自主的解释。目前，大多数人工智能算法都是狭隘聚焦的，针对特定的成像特征或功能。在接下来的几年中，算法的发展将大幅扩大，包括对某些成像检查中可能出现的所有可能特征的全面评估。

算法开发将变得越来越联合，在本地数据上训练分布式算法，而不是将数据移动到安全防火墙之外。这将增加训练数据的多样性并最小化训练偏差，从而促进健康公平和算法鲁棒性。一旦一个算法被训练，它的质量将通过不断的学习来保持。由于本地数据环境的变化导致的时间退化将是最小的。放射科医生必须是这种算法的守护者，并明确地监督其使用。

正如人工智能将渗透到日常生活的各个方面一样，它将影响放射科实践的各个方面。这些将从检查分诊和计划到病变检测、定性和测量。人工智能还将通过将成像结果与其他临床指标无缝结合，实现对疾病可能性和潜在治疗结果的更大评估。放射科医生在这一连续体中的作用尚不确定。我们必须确保每一步都在增加价值。

人工智能算法的“终身学习”，包括其适应改进或新技术的能力 （例如，新的MRI脉冲序列、新的放射性示踪剂），将影响下一代放射科医生的培训。人工智能与培训的融合将不断发展。至少在短期和中期，放射科医生仍将被要求监督人工智能，并在必要时否决人工智能，从而提供反馈并提高模型性能。虽然人工智能支持的培训肯定是一个很好的学习机会，尤其是当应用梯度加权类激活映射（Grad CAM）等可视化工具时，我们需要确保学员获得足够的知识，并且不会毫无疑问地相信算法产生的结果。为此，学员需要至少对人工智能算法设计和培训策略有基本了解，以了解人工智能算法的性能水平和局限性。

随着时间的推移，人工智能算法将使放射特征和代谢或功能信息与基因组和其他表型信息相结合，用于疾病检测和表征。这些能力很可能会超过人类单独实现的能力。作为放射科医生，我们必须欢迎人工智能为我们的实践提供的帮助，认识到它将使我们能够在更高的水平上工作，就像数字成像和电子图像显示的出现一样。为了真正利用这种人工智能增强的综合诊断方法，与病理学等其他专业的交叉培训对下一代放射科学员至关重要。这可以通过住院期间的选修课、短期奖学金或医学院早期的综合医学博士课程来实现。

基于价值的护理

非基于影像的精确诊断（即“液体活检”）将继续上升，放射学在价值等式中的地位需要相应地发展。 我们必须努力成为各方面影像检查的主要提供者，从最适当的用途到及时、准确地报告所包含的信息。影像中心将从诊断中心发展到治疗计划和预测中心。放射学将负责使用成像标记物进行表型分析，这些标记物可预测预后，并可大规模预测治疗反应。

为实现最大价值创造，将继续推动亚专业化 。但人工智能可能会使放射科医生获得高度亚专业化的卓越（如所谓的centaur radiologists——人类与计算机的结合）。尽管很容易想象，这种情况可能会使人工智能驱动的多面手提供亚专科医生通常看到的价值，但亚专科培训仍然非常重要，因为放射科医生的临床相关性只能通过放射科医生和我们的亚专科转诊医生一样的知识来保证。

成像检查将产生AI衍生的成像结果三维数据集。放射科医生需要确保重要发现的准确性。更重要的是，放射科医生必须确保将这 些发现与相关临床场景相结合，以产生有意义和有影响的诊断。图像解释将在各种媒体中立即转换为平面语言，包括静态和动态内容以及自动电影渲染（Cinematic Rendering）图像。患者及其提供者将能够实时、全面地访问他们的图像和解释，可能用于对感兴趣的特征应用个人或个人AI算法。建议的后续成像或其他诊断检查将通过强大的护理协调系统进行沟通、确认，并在必要时自动安排。这些变化将进一步边缘化放射科医生，并威胁到我们的相关性，除非我们将自己融入护理连续体，并在机器生成的解释和建议之外增加价值。

环境、社会和治理问题

医学成像的碳足迹将成为环境可持续性努力的前沿 。因此，将统一包含大幅降低能源消耗的技术进步。这些包括具有降低的功率要求的成像设备和阅片设备。诊断和介入放射学耗材的可再生资源将成为主流。

放射学在确保我们社会所有人口群体公平提供医疗保健方面的作用还不确定。经济压力将继续有利于向最能负担得起的人提供最优质的医疗服务。我们必须保持警惕，为全球最缺乏医疗服务的人群提供医学影像的力量。

同样，我们的领导层和治理结构中的多样性也没有得到保证。我们必须不断争取女性和其他代表性不足群体成员的平等，否则“如果你不在餐桌上，你就在菜单上”这一公理将在2040年像今天一样适用。

成像技术的发展

成像技术将变得越来越多尺度、多模态和多组学 。它们将包含相关的代谢、蛋白质组学和基因组学信息。利用体内生物化学，免疫组织化学，报告基因（产生结合成像探针的受体的基因）和纳米颗粒，“智能”造影剂将成倍增加。生物工程将迅速发展，显示出改变医学实践的爆炸性潜力，对医学成像产生巨大影响。由外部能量源与生物组织的物理相互作用产生的表型数据将进入跨多个生物调控水平的多组学数据库，从而可能绕过图像形成（即指纹）的需要。在通过视觉手段最好地实现人类理解的特定情况下，例如用于手术或介入放射治疗计划，将重建图像。

治疗：放射学的扩展作用

精准影像和影像引导介入

由于成像、设备、技术和机器人技术的进步，微创介入的阵列将继续增长 。经皮内镜成像将使介入放射科医生能够在先前为其他专业的优势领域中进行微创介入。当与多光谱光学成像相结合时，体内虚拟组织学检查可能适用于某些病理状况，可能无需进行穿刺活检。

在人工智能的推动下，介入程序将变得越来越自动化 。这将使训练有素的人员能够在家中和标准医疗设施范围之外的其他地方执行一些不太复杂的影像引导程序。人工智能驱动的机器人可能会执行更复杂的程序。

放射治疗学

随着治疗学的迅速发展，分子成像将通过基础科学研究和临床实践不断扩展。诊断治疗学（Theranostics）将诊断成像与靶向治疗相结合，以无创地确定肿瘤表型，并评估治疗的功能和分子反应。

放射治疗学将继续呈指数增长 ，将目前的分子成像技术与PET和SPECT技术与放射性核素治疗相结合，利用小药物、肽和抗体携带治疗性放射性核素（α、β或俄歇发射器）。放射治疗的发展将扩大临床医生首先“精准诊断”，然后“靶向治疗”的能力。虽然肿瘤学放射治疗已经包括了许多当代应用，但它在治疗各种癌症方面具有巨大的未开发潜力，考虑到其适应不同靶点的能力，并最大限度地杀死肿瘤，同时最小化副作用。

来自影像的实时反馈使临床医生能够改进患者的治疗选择，提供更早更准确的治疗反应评估，并加快药物开发 。虽然通常根据临床（其次是组织病理学或分子）参数选择患者进行癌症治疗，但将放射治疗与伴随诊断（如锝99m、氟18或镓68）配对可以使临床医生在体内可视化治疗靶点的表达，确认治疗剂的存在，并可视化肿瘤负担。在肿瘤学领域，药物开发目前90%都是失败的。然而，放射性核素疗法提供了有关预期目标和放射性配体的生物分布的见解，使研究人员能够快速停止、适应或加速其实验。与传统的癌症治疗相比，这增加了这些治疗的成功率。

放射治疗学的发展和实施显然将为放射学和核医学在癌症诊断和治疗中发挥主导作用提供巨大的机会 。此外，虽然用于特定细胞的选择性和靶向诊断和治疗的放射性核素探针对癌症有巨大的前景，但它们也有潜力应用于其他患者特定疾病，包括炎症和自身免疫性疾病。要充分发挥放射医学在推进临床护理方面的潜力，就需要放射科医生和其他临床医生在核医学方面进行更广泛的交叉培训。

结   论

未来20年将给医疗保健带来前所未有的惊人变化。随着人工智能的预期增长，放射科医生将需要提供图像解读以外的附加价值。随着时间的推移，我们已经取得了巨大的创新，我们必须在影像诊断和影像引导治疗（如介入放射学和放射治疗学）方面保持创新的领先优势，以确保我们的技术进步和专业知识在未来几年继续提供价值。我们相信，凭借灵活性和灵活性，我们将保持与整个连续临床护理的相关性。然而，我们必须继续接受对患者最有利的改变，在患者为中心做出的决定将永远对我们有利。放射科医生将继续塑造我们自己的命运，就像我们在过去100年中所做的那样。

文献原文：Brink JA, Hricak H. Radiology 2040. Radiology. 2023 Jan;306(1):69-72. doi: 10.1148/radiol.222594. 

仅供专业人士交流目的，不用于商业用途。

2023年1月30日

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