當(dāng)人工智能與醫(yī)學(xué)影像技術(shù)結(jié)合，會(huì)給患者帶來怎樣的福音？

人工智能（AI）技術(shù)，為越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域帶來無法想象的驚喜。而當(dāng)人工智能與醫(yī)學(xué)影像技術(shù)結(jié)合，攜手結(jié)腸腺瘤篩查，會(huì)給患者帶來怎樣的福音？我區(qū)有一支科研團(tuán)隊(duì)正在對(duì)此進(jìn)行驗(yàn)證，研發(fā)出相關(guān)智能系統(tǒng)，取得了令人振奮的成果。

人類用肉眼識(shí)別人臉的成功率為97.52%，而人工智能（AI）的成功率為99.99%；阿爾法狗下過幾百萬盤對(duì)局，世界冠軍常昊總共下過幾千盤棋；谷歌的無人駕駛汽車已經(jīng)行駛了130萬多英里，只發(fā)生了一起事故……人工智能技術(shù)，為越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域帶來無法想象的驚喜。

內(nèi)鏡醫(yī)生好幫手

“發(fā)現(xiàn)2處結(jié)腸息肉，建議切除。”近日，在內(nèi)蒙古自治區(qū)人民醫(yī)院內(nèi)鏡中心，一臺(tái)裝有人工智能系統(tǒng)的結(jié)腸內(nèi)鏡實(shí)時(shí)準(zhǔn)確標(biāo)注出有病變的部位，醫(yī)生根據(jù)輔助檢查系統(tǒng)的提示，迅速為患者切除了2處3-4毫米的微小息肉。

“這款人工智能系統(tǒng)是團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的第4代產(chǎn)品，將計(jì)算機(jī)輔助診斷添加在內(nèi)鏡檢查中，更有利于發(fā)現(xiàn)小于5毫米以內(nèi)的小隆起，將疾病扼殺在搖籃里。”研發(fā)團(tuán)隊(duì)帶頭人、內(nèi)鏡中心主任趙貴君介紹說，智能輔助系統(tǒng)就如同為普通的腸鏡檢查安裝了一個(gè)實(shí)時(shí)的會(huì)思考的“大腦”，去監(jiān)測(cè)和提高常規(guī)結(jié)腸鏡檢查的質(zhì)量。

相比人腦，大數(shù)據(jù)時(shí)代的人工智能最大的優(yōu)勢(shì)在于，可以處理和儲(chǔ)存海量數(shù)據(jù)，在對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過模擬思維，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納、總結(jié)，并由此產(chǎn)生對(duì)同類事物進(jìn)行判斷的本領(lǐng)。

但是，比起其他醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，人工智能用于消化內(nèi)科顯得更加艱難。因?yàn)?，從靜態(tài)影像到動(dòng)態(tài)視頻，對(duì)于人工智能系統(tǒng)來說，難度是指數(shù)級(jí)增加的。

盡管如此，趙貴君認(rèn)為，將人工智能技術(shù)引入內(nèi)鏡檢查不僅很有必要，而且意義重大。

2017年中國城市癌癥數(shù)據(jù)報(bào)告顯示，大腸癌已經(jīng)成為我國高發(fā)癌，發(fā)病率位于男性癌癥第5位、女性癌癥第3位。我區(qū)大腸癌發(fā)病率更是居高不下，飲食結(jié)構(gòu)特殊，好飲酒、高鹽飲食、動(dòng)物脂肪攝入高、蔬菜攝入低，是腸道息肉、腸道腺瘤高發(fā)地區(qū)。

“及時(shí)發(fā)現(xiàn)與鑒別結(jié)直腸息肉，提升結(jié)直腸腫瘤早篩水平，是對(duì)抗結(jié)直腸癌的關(guān)鍵?！壁w貴君告訴記者，結(jié)直腸癌是一種早期和晚期死亡率相差極大的癌癥，早期結(jié)直腸癌患者生存率能夠達(dá)到90%，幾乎只要發(fā)現(xiàn)就能痊愈；而晚期結(jié)直腸癌患者生存率卻只有僅僅20%。

腸鏡篩查是結(jié)直腸癌早期發(fā)現(xiàn)的最有效和最可靠手段，然而，受到結(jié)腸結(jié)構(gòu)、病變差異和就診量大、退鏡時(shí)間不足、設(shè)備差異等各種原因造成的漏診還是時(shí)常存在。我國每年消化內(nèi)鏡檢查超過6000萬例，內(nèi)鏡下腸息肉漏診率高達(dá)30%。

如何避免漏診，盡早發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸病變并進(jìn)行干預(yù)治療，是內(nèi)鏡醫(yī)生和患者共同的心愿。

“內(nèi)鏡診察是一門專業(yè)性很強(qiáng)的技術(shù)，訓(xùn)練一名能獨(dú)立且熟練操作結(jié)直腸鏡的醫(yī)生通常需要幾年的時(shí)間。研發(fā)該系統(tǒng)的初衷，就是想要讓這個(gè)智能系統(tǒng)更好地幫助新手醫(yī)生?！壁w貴君說。

2017年，趙貴君帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，邁出了運(yùn)用人工智能技術(shù)輔助消化內(nèi)鏡檢查的第一步。

腺瘤檢出率提升9%

“研發(fā)歷程是艱難而漫長(zhǎng)的，我們用超過22萬例腸道息肉圖像訓(xùn)練系統(tǒng)，并發(fā)動(dòng)科室主要醫(yī)生參與息肉標(biāo)注工作。還要確保每天持續(xù)增加新的數(shù)據(jù)，長(zhǎng)期持續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)。”趙貴君說，訓(xùn)練系統(tǒng)只是邁出了第一步，臨床場(chǎng)景使用還有很多實(shí)際的問題需要解決。

首先是2塊顯示器帶來的困擾——人工智能信號(hào)與原始信號(hào)兩個(gè)顯示器在肉眼感官下必須保持同步對(duì)實(shí)時(shí)性要求。

日常我們看的視頻每秒約為30幀，內(nèi)鏡檢查時(shí)視頻信號(hào)為每秒60幀。人工智能需要對(duì)每一幀信號(hào)進(jìn)行處理，必然會(huì)造成延遲。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)處理延遲超過約0.05秒，也就是延時(shí)超過1.5幀時(shí)，操作醫(yī)生就會(huì)有明顯的卡頓感，新手醫(yī)生對(duì)此感覺更強(qiáng)烈。

必須降低每一幀圖像的處理時(shí)間，讓兩個(gè)顯示器在肉眼感官下保持同步。經(jīng)過團(tuán)隊(duì)的不懈努力，目前單幀處理時(shí)間約為23至30毫秒，延遲小于1幀。實(shí)現(xiàn)了肉眼感官一致的同步性要求。

那么，對(duì)于病變的反應(yīng)速度，人工智能是否能先于醫(yī)生發(fā)現(xiàn)并且做出提示？

目前，技術(shù)可以實(shí)時(shí)檢測(cè)出腸息肉位置并初步判斷息肉性質(zhì)，通過實(shí)時(shí)的視頻檢測(cè)分析，能夠在100毫秒內(nèi)完成人工智能診斷，并在視頻中實(shí)時(shí)圈出腫瘤位置，方便醫(yī)生在內(nèi)鏡操作過程中實(shí)時(shí)查看。

從第1代到第4代，經(jīng)過2年多的臨床使用和訓(xùn)練，系統(tǒng)變得越來越“聰明”——腺瘤檢出率（ADR）以及每位患者的平均腺瘤檢出數(shù)明顯增加，并且發(fā)現(xiàn)了更多潛在危險(xiǎn)性病變。

從2019年起，內(nèi)蒙古自治區(qū)人民醫(yī)院內(nèi)鏡中心利用人工智能輔助腸鏡手術(shù)例數(shù)超過1700例，2間診室腺瘤檢出率超過34%。另外，隨機(jī)抽取2間診室進(jìn)行常規(guī)腸鏡檢查，約1650例腸鏡手術(shù)，統(tǒng)計(jì)得到腺瘤檢出率為25%，人工智能檢出率提升了9%，比對(duì)結(jié)果令人振奮。

“實(shí)時(shí)檢測(cè)出腸息肉位置只是第一步，目前，系統(tǒng)還缺少對(duì)于病變性質(zhì)的鑒別?！蔽磥?，趙貴君希望這個(gè)智能系統(tǒng)能夠在息肉分析和識(shí)別功能領(lǐng)域發(fā)揮更大的應(yīng)用價(jià)值，讓腸道息肉實(shí)時(shí)分型盡快走上臨床，讓更多患者受益。

“有人問，未來人工智能可能取代內(nèi)鏡醫(yī)生嗎？我只能說，‘人工智能》內(nèi)鏡醫(yī)生’是個(gè)偽命題。而真命題應(yīng)該是‘人工智能+內(nèi)鏡醫(yī)生》內(nèi)鏡醫(yī)生’?！壁w貴君笑著說。

我們相信，探索的步伐不會(huì)停止。在不久的將來，在醫(yī)生和工程師的共同努力下，在越來越多的病種篩查領(lǐng)域里，人工智能輔助系統(tǒng)必將大展身手。