获人工智能大会最高奖!看AI如何助力新冠病情诊断
2020-07-11 上海

青年报·青春上海见习记者 周紫薇/文、剪辑 常鑫/图、视频

傍晚将至,放射科医生们仍排坐在阅片室内,紧张有序地查看来自隔离病区、发热门诊的CT影像。每点开一张图像,“AI助手”的系统界面上便会显示出运用高精度算法自动标记的肺炎病灶,病变累计范围等关键量化信息,为医生鉴别、分析新冠肺炎病例提供重要参考。

这位“AI助手”,正是联影智能为响应疫情防控推出的“uAI新冠肺炎医学影像智能化诊断全栈解决方案”。疫情期间,该系统在上海市公共卫生临床中心率先上线,并在上海交通大学附属瑞金医院、武汉火神山医院等全国100多家医院投入使用。

7月9日,在2020世界人工智能大会云端峰会上,这一方案获得了2020世界人工智能大会最高荣誉——卓越人工智能引领者奖(Super AI Leader,SAIL奖)。

   辅助诊断      1分钟读CT片   

疫情爆发初期,瑞金医院发热门诊人满为患,医生们需要轮班查阅每日数以万计的海量CT影像;同仁医院共接诊5000多例发热患者,每个病人的CT断层片都有约300张之多,医生要一张一张翻看,庞大的扫描量给医生带来了巨大的压力。

为了减轻医生的诊断压力,联影智能开发出新冠辅助诊断系统。“有了这个软件,可以将5至10分钟的CT阅片时间缩短至1分钟以内。”联影智能研发副总裁高耀宗介绍道。

当医生通过辅助诊断系统打开CT片,新冠肺炎的感染区域会自动标记高亮,全肺感染百分比量化误差小于1%。同时,屏幕右边会显示全肺的感染比例以及体积,精确到每一个肺叶、肺段的感染体积,以及其感染的百分比,这样可以让医生更有效地了解到,患者感染的区域在哪里。

高耀宗表示,如果没有AI技术,很多影像学报告多是定性分析——告知医生“有”或“没有”问题,但不能提供精确的数据。在应用AI技术以后,不但可以提供上述指标的一些量化数字,同时还可以做更精细的分析,帮助医生诊断。 

“不仅可以快速判断是否有肺炎表现,还可以精准测算病变累及的范围,以判断严重程度,此外根据病变的密度分布情况,大致判断患者的病程。”瑞金医院放射科主任严福华评价道。

此外,AI还能对这些病人的影像进行快速筛查,把新冠肺炎和普通型肺炎做出鉴别,找到新冠疑似患者,提醒医生优先阅片。如此一来,便可做到早发现、早治疗、早隔离。

肺部CT不仅是诊断病毒性肺炎的重要手段,也是判断病情进展的得力帮手。随访环节,AI系统可以实现多次影像的同步比对阅片,有助于医生更精准地评估肺部病情发展。“整个新冠治疗的阶段,为了监控用药是否有效,每隔三到五天就会再做一次检查”,高耀宗介绍,辅助诊断系统可以对比治疗过程中两次检查患者病灶及其成分的变化,以协助医生判断病情发展,并直接生成具体报告。

   硬件设备      无接触一键扫描   

成熟的医疗AI技术,对超负荷运转的疫情一线来说,是应对诊疗人力紧缺的及时雨。而AI还有一个很重要的应用场景,那就是为设备赋能,从源头保障拍片效率和质量。

在医院以往的CT扫描过程中,医生必须要反复进出扫描间,手动操作CT面板调整床板位置,使CT中心扫描精度最高的区域对焦在人体内,不可避免会与患者进行接触。疫情期间,为了降低感染,医生会搭一个简易的隔离棚,通过塑料杆操作这个CT上的面板,这样虽然能够减轻感染的风险,但效率却大大降低。

为此,联影自主研发出“智能天眼”CT——病人躺上CT机后,配备在CT机上方的摄像头就会捕捉病人的图像,并进行人工智能分析,对病人的身高、体型、位置等信息进行识别,然后自动调整床板位置,医生可以在控制室完成一键扫描,大幅降低交叉感染风险。

“‘天眼’CT源于我们的AI对大量人体建模模型的分析学习,大概有20万个。”高耀宗介绍,通过人工智能,“天眼"CT能够对人体自动建模,识别人体模型的位置,姿态,体型等全面信息,并及时给与反馈,“比如一个比较胖的人躺上CT机,床板就会马上向下移动,确保扫描中心在人体内。”

疫情期间,有500余台智能“天眼”CT驰援全国抗疫一线,包括武汉全市70%的定点医院发热门诊、传染病区及超过一半的方舱医院。

   幕后团队      5天“闪电上线”   

疫情爆发后,联影智能在短短5天内就完成了他们新冠肺炎辅助分析软件的研发和落地,让系统“闪电上线”。这背后,是通宵达旦的研发测试和千里驰援的安装部署。

“大年初二开始,我们团队等于是放弃了新年休息的时间,花了大概一周的时间,就把这个系统投入到上海公共卫生临床中心。”高耀宗介绍,该软件动用了算法、软件和测试等十余位研发人员,以及50多位远程标注人员。

在研发阶段,联影智能采⽤了近万个病例的CT 影像样本数据进⾏分析,其中包括新冠肺炎病例的肺部CT数据、以及其他肺炎患者的数据和正常人的数据,每一个病例都包含300张左右的独立断层片。“ 这样可以确保我们训练出来的模型,不但可以适用于新冠肺炎的分析,还可以有效地区分新冠与其他肺部感染。”

“破纪录”完成系统研发后,如何将搭载着新冠辅助诊断系统和“天眼CT”的设备运抵武汉?如何在最短的时间内完成安装和调控,使系统尽快投入使用?

春节期间,当亲戚朋友都在劝说不要出门时,联影智能工程师、产品经理自愿支援,多次往返前线医院。联影智能团队手握3张多次请愿的“抗疫通行证”,在通往武汉高速口的路上途径7个检查关卡,终于踏上奔赴前线的高速通道,与同事在武汉“会师”。

在武汉,车辆无法进入火神山医院现场,也没有可借助的搬运工具。联影智能部署同事开启“人肉快递”模式。边砌墙、边安装设备、边进行设备调试……经过24小时的紧急安装和调控,联影智能新冠智能辅助分析系统终于成功部署,也成为了首个入驻火神山医院的应用于新冠肺炎的AI系统。

   广泛应用      胸部区域一扫多查   

除了在新冠疫情中的应用外,uAI 胸部多疾病智能诊断系统可基于一次胸部 CT 扫描,快速完成AI 辅助肺结节、肋骨骨折、心脏疾病等多疾病诊断,减少医生读片工作量,减少漏诊率,为医生精准诊断提供参考依据。

以肋骨骨折诊断为例,由于肋骨是一个跨多层的管状结构,医生阅片时要确定骨折发生于哪根肋骨以及具体的平面位置。医生看肋骨骨折的时候,需要上上下下一层层进行比对,他可能会来回看三四次,才能确定每一根肋骨的位置。针对这个阅片的麻烦,联影智能骨伤辅助检测系统会标识出来每一根肋骨的具体位置,一目了然,极大地提高了医生的工作效率。

肋骨骨折检测软件不仅能够迅速检测出可能的骨折点,并给出相应的标记,连人眼极易遗漏的轻微骨折、隐匿性骨折都难逃AI的“法眼”。“一些轻微的骨折比较难以发现,需要对24根肋骨的断层片仔细勘测,而我们的软件在轻微骨折方面的灵敏度是非常高的。”联影智能向记者介绍。

骨折是对刑事伤害的一个判断指标,各种人身伤害等级界定和伤残分级对于肋骨骨折的处数也是有明确定义的。以传统技术做肋骨骨折诊断,尤其是细微处的骨折,而使用人工智能技术,检测率能够大大提高。

胸部以外,比如心脑血管领域,联影智能还将一系列智能应用“聚沙成塔”,打造出贯通全栈全程,覆盖全疾病谱,应用于全模态医学影像设备的AI解决方案,进一步丰富临床智能应用,提高诊疗效率,提升诊疗精度。

青年报·青春上海见习记者 周紫薇/文、剪辑 常鑫/图、视频

编辑:陆天逸

来源:青春上海News—24小时青年报

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