關(guān)于AI技術(shù)在心臟MRI診斷應(yīng)用分析和介紹

最近，朋友圈流傳一篇熱文《“往后余生，向死而生”，一個(gè) 38 歲中年男人的心梗滿月紀(jì)》，很多人因此關(guān)心起了心血管健康。2017 年，世界衛(wèi)生組織發(fā)布了有關(guān)心血管疾病的重要事實(shí)：心血管疾病是全球的頭號(hào)死因：每年死于心血管疾病的人數(shù)多于任何其它死因；四分之三以上的心血管疾病死亡發(fā)生在低收入和中等收入國(guó)家。

在中國(guó)，國(guó)家心血管病中心發(fā)布的《中國(guó)心血管病報(bào)告 2017》推算，我國(guó)心血管病患病人數(shù)已達(dá) 2.9 億，并仍在快速增長(zhǎng)，目前心血管病死亡占居民疾病死亡構(gòu)成的 40% 以上，居首位。

對(duì)于來(lái)勢(shì)洶洶、愈演愈烈的心血管病患，MRI（磁共振成像）是一種非常有效的診斷手段?？蒲姓撐娘@示：兼具攝像機(jī)和顯微鏡功能的 MRI，可以用于對(duì)心臟結(jié)構(gòu)、功能和組織特性的評(píng)估，在重癥或復(fù)雜疾病的診斷和鑒別診斷，以及在疾病的預(yù)后判斷和危險(xiǎn)分層中發(fā)揮重要作用。白璧微瑕之處在于：心臟病專家常常使用手動(dòng)或半自動(dòng)工具，從 MRI 成像中提取定量測(cè)量值，但這一步驟非常耗時(shí)且容易出錯(cuò)，同時(shí)在解讀圖像時(shí)容易受到主觀性的影響?，F(xiàn)在，應(yīng)用最新的 AI 和深度學(xué)習(xí)技術(shù)，可以逐步改善、乃至解決這個(gè)問(wèn)題。

西門(mén)子醫(yī)療和英特爾合作，推出了一種基于人工智能的心臟 MRI 分割和分析模型，有望提供實(shí)時(shí)的心血管疾病診斷。英特爾和西門(mén)子醫(yī)療使用第二代英特爾 至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器，其中集成英特爾深度學(xué)習(xí)加速技術(shù)（Intel Deep Learning Boost）和OpenVINO 工具包，完成人工智能推理，為技術(shù)專家、心臟病專家和放射科醫(yī)生提供實(shí)時(shí) MRI 推理結(jié)果，整體診斷速度可以提升3到10倍。

AI加持，加速診斷

在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用 AI，西門(mén)子醫(yī)療已經(jīng)走在前列。他們已經(jīng)在心血管和放射成像領(lǐng)域使用了相關(guān)技術(shù)，不過(guò)，如何將 AI 無(wú)縫整合到診斷流程中，從而提升診療的一致性和準(zhǔn)確性，仍然是西門(mén)子一直關(guān)注的命題。雖然有一些機(jī)構(gòu)使用圖像處理芯片 GPU 進(jìn)行 AI 計(jì)算，但這將會(huì)增加系統(tǒng)和運(yùn)營(yíng)的成本，同時(shí)帶來(lái)更多不必要的復(fù)雜度，而且無(wú)法做到向后兼容。

西門(mén)子醫(yī)療現(xiàn)有的系統(tǒng)已經(jīng)廣泛使用了英特爾處理器，因此，利用現(xiàn)有的處理器基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行 AI 計(jì)算負(fù)載，是一個(gè)合理而且可行的選擇。

西門(mén)子醫(yī)療和英特爾合作，使用第二代英特爾至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器，優(yōu)化現(xiàn)有的心腔檢測(cè)和量化模型。該模型對(duì)左右心室進(jìn)行語(yǔ)義切分，并可擴(kuò)展到四個(gè)心房。向模型中輸入一系列 MRI 心跳圖像，輸出的就是心臟的結(jié)構(gòu)，不同結(jié)構(gòu)用不同顏色表示。整個(gè)過(guò)程自動(dòng)化了過(guò)去耗時(shí)費(fèi)力的人工標(biāo)識(shí)過(guò)程，醫(yī)生無(wú)需手動(dòng)進(jìn)行心室、心肌和心血池的圖像分割，診斷得以加速。

之所以有這樣的效果，因?yàn)榈诙⑻貭栔翉?qiáng)可擴(kuò)展處理器中集成了OpenVINO 工具包，從而提升了高性能計(jì)算機(jī)視覺(jué)和深度學(xué)習(xí)推理速度。處理器中內(nèi)置的英特爾 深度學(xué)習(xí)加速技術(shù)，采用了全新的向量神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)指令（VNNI）。過(guò)去需要多條指令才能完成的卷積之類的操作，現(xiàn)在只需要一條指令。適合應(yīng)用于圖像識(shí)別、圖像分割、語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)言翻譯、物體檢測(cè)等眾多領(lǐng)域。所有這些技術(shù)形成的疊加效應(yīng)，使得 AI 模型的處理速度提升了 5.5 倍，同時(shí)幾乎沒(méi)有喪失準(zhǔn)確度，從而帶來(lái)如下可能：

★ 以前所未有的效率處理心血管 MRI 數(shù)據(jù)；

★心血管 MRI 近實(shí)時(shí)診斷成為可能。

西門(mén)子醫(yī)療高級(jí)副總裁Dorin Comaniciu 表示：“基于英特爾 至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器，我們現(xiàn)在能夠開(kāi)發(fā)多個(gè)實(shí)時(shí)且用途關(guān)鍵的醫(yī)學(xué)成像用例，例如心臟 MRI 等等，并且無(wú)需額外增加成本和復(fù)雜的硬件加速器?！?/p>

讓MRI的等待不再煎熬