人工智能和增強(qiáng)智能正在推動醫(yī)學(xué)成像科學(xué)的發(fā)展

人工智能和增強(qiáng)智能正在推動醫(yī)學(xué)成像科學(xué)的發(fā)展。描述這一趨勢的唯一術(shù)語是構(gòu)建。人工智能將會出現(xiàn)在醫(yī)學(xué)影像發(fā)展的正確的時間和地點(diǎn)。由于人工智能包括機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自然語言處理各種前沿技術(shù)，醫(yī)學(xué)成像將變得更好、更強(qiáng)、更快、更高效。那么為什么醫(yī)學(xué)成像適合采用人工智能？行業(yè)專家為此提出了一些看法，如果人們尚未開始做好準(zhǔn)備，需要了解現(xiàn)在應(yīng)該做些什么。

斯坦福大學(xué)放射學(xué)和生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)教授，醫(yī)學(xué)和成像人工智能中心（AIMI中心）主任Curtis Langlotz醫(yī)學(xué)博士指出，“人工智能將為放射科醫(yī)生提供幫助，而不是取而代之。。.。。.但使用人工智能技術(shù)的放射科醫(yī)生將取代那些不使用人工智能的放射科醫(yī)生?！边@是令人振奮的觀點(diǎn)。

人機(jī)協(xié)作是醫(yī)學(xué)成像的未來發(fā)展方向。放射科醫(yī)生對人工智能在加速和提高圖像解釋能力方面的潛力很感興趣。一些醫(yī)生開始從人工智能應(yīng)用中獲益，并測試更多自己的和商業(yè)的應(yīng)用。像許多其他行業(yè)一樣，醫(yī)療保健部門希望人工智能能夠快速從數(shù)據(jù)中挖掘出見解，使信息更有用，更具可操作性。雖然機(jī)器不能獨(dú)立思考，但它們可以自我學(xué)習(xí)。人工智能將會塑造放射學(xué)的未來。

北美放射學(xué)學(xué)會主席、RSNA公司總裁Vijay Rao醫(yī)學(xué)博士說，現(xiàn)在是醫(yī)學(xué)成像采用人工智能的時候。他在2018年年度會議上說，“人工智能有可能提升我們的專業(yè)水平，并改變放射學(xué)的實(shí)踐應(yīng)用，這可以讓放射科醫(yī)生在有利于患者和醫(yī)生的計劃上花費(fèi)更多的時間進(jìn)行研究?！?/p>

“實(shí)施人工智能的一部分是將影像閱覽室打造成數(shù)字診斷數(shù)據(jù)中心，提供全面的成像服務(wù)”費(fèi)城杰斐遜大學(xué)醫(yī)院放射科主任Rao說。放射科醫(yī)生需要與患者、推薦人和護(hù)理人員共同進(jìn)行決策。

“如果產(chǎn)生更多有用的數(shù)據(jù)，就會成為更好的顧問?！丙湹线d威斯康星大學(xué)醫(yī)學(xué)與公共衛(wèi)生學(xué)院醫(yī)學(xué)成像業(yè)務(wù)主管，信息學(xué)副主席Gary Wendt博士對此表示贊同。 “如果真的給更多人提供更多可操作的數(shù)據(jù)，那么醫(yī)生將是護(hù)理過程中更有價值的一部分。”

Rao將數(shù)字診斷數(shù)據(jù)中心視為臨床團(tuán)隊通過視頻會議實(shí)現(xiàn)會診的一個重要場所，以便做出有關(guān)患者護(hù)理的決策。放射科醫(yī)生有朝一日可以依靠人工智能將當(dāng)前的成像結(jié)果與其他臨床科室和健康問題社會決定因素的知識經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行匯總。還可以收集實(shí)驗(yàn)室結(jié)果、手術(shù)或組織檢查結(jié)果、健康史、身體檢查、患者人口統(tǒng)計學(xué)、患者基因組學(xué)、風(fēng)險因素等數(shù)據(jù)，并將其整合到整體臨床分析中。

“這些數(shù)據(jù)隱藏在我們沒有采取行動的數(shù)據(jù)中，我們現(xiàn)在需要做些什么來幫助病人？”Geisinger成像科學(xué)和創(chuàng)新部門擔(dān)任心臟成像技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（CITL）的聯(lián)席主任Brandon Fornwalt博士說。Fornwalt是一名醫(yī)學(xué)博士、放射科醫(yī)師和數(shù)據(jù)科學(xué)家。他認(rèn)為，研究人員和放射科醫(yī)師的使命是找出答案。

威斯康星大學(xué)醫(yī)學(xué)與公共衛(wèi)生學(xué)院放射信息學(xué)的神經(jīng)放射科醫(yī)生和醫(yī)學(xué)主任Richard Bruce博士提供了另一種觀點(diǎn)。他說，“人工智能不一定總是提供全新的東西，而是應(yīng)將注意力集中到已經(jīng)存在的東西上。那么如何減少這些干擾？如何將所有這些相關(guān)的事情帶到最頂層？這樣就可以描繪出患者最引人注目的故事?！?/p>

Rao將她的愿景稱為“整體成像護(hù)理提供模型。”放射科醫(yī)生可以負(fù)責(zé)患者的成像服務(wù)過程，而不是負(fù)責(zé)患者溝通的轉(zhuǎn)診醫(yī)生，其中包括將結(jié)果傳達(dá)給患者?！叭斯ぶ悄芎拖嚓P(guān)技術(shù)為我們提供了最終實(shí)現(xiàn)這一愿景所需的精確工具，”她說。

人工智能在醫(yī)學(xué)成像的應(yīng)用

在20世紀(jì)50年代人工智能誕生之初，研究人員試圖生產(chǎn)一種能夠通過圖靈測試的智能系統(tǒng)，以便能夠?qū)C(jī)器的智能與人類的智能進(jìn)行區(qū)分。在過去的70年中，研究人員不斷看到希望和絕望的循環(huán)，但在10年前，這種情況開始發(fā)生改變。自從人工智能開始學(xué)習(xí)而無需編程以來，其軌跡一直在穩(wěn)步上升。如今，消耗性數(shù)據(jù)和計算能力都提高了幾個數(shù)量級，并且具有更廣泛的可承受性。

在人工智能中，醫(yī)學(xué)成像在改善訪問質(zhì)量、降低成本、改善患者體驗(yàn)的障礙中看到了機(jī)會。同時，根據(jù)世界衛(wèi)生組織的估計，全球40多億人無法獲得醫(yī)學(xué)成像專業(yè)知識的服務(wù)。人工智能可以通過提供遠(yuǎn)程閱讀來解決全球臨床醫(yī)生的數(shù)量短缺和無法到達(dá)某些地區(qū)進(jìn)行診斷的問題。

在圖像采集、重建、檢測定位和質(zhì)量控制等方面，醫(yī)學(xué)成像的服務(wù)鏈上存在著一些障礙。人工智能可以消除放射科醫(yī)生每天重復(fù)性的低價值任務(wù)，節(jié)省時間，并提高準(zhǔn)確性。它可以更準(zhǔn)確地識別疾病，降低治療變異性，改善護(hù)理，提高患者體驗(yàn)。還可以發(fā)現(xiàn)人類醫(yī)生難以看到的病變，并減少假陰性的解析。

人工智能工具還可以增強(qiáng)圖像重建，更有效地利用數(shù)據(jù)改善失真或損壞的圖像。更好的工作列表優(yōu)先級允許病情最嚴(yán)重的患者更快地接受診斷和治療，即使在放射科醫(yī)生無法立即獲得結(jié)果的環(huán)境中也是如此。其提供的放射學(xué)報告可以獲得一致性。

機(jī)器智能還有助于探索和公開關(guān)鍵的電子健康記錄（ HER）數(shù)據(jù)，以提供患者的整體視圖。減輕醫(yī)務(wù)人員閱讀文檔疲勞，創(chuàng)建更直觀的界面。

Geisinger的Fornwalt表示，除了個別的人工智能應(yīng)用程序之外，圖像和醫(yī)療保健的區(qū)別在于要查看大型縱向數(shù)據(jù)集。他說，“可以從中獲取一些橫截面的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，并從中做出預(yù)測。這就是機(jī)器擅長的東西。作為醫(yī)生，我們不能這樣做……因此我們將利用這種預(yù)測能力來發(fā)揮作用?！?/p>

Bruce說，“人工智能帶來的好處是對數(shù)據(jù)進(jìn)行更深入的研究，認(rèn)識到我們有機(jī)會利用我們所獲得的和我們能解鎖的東西做更多的工作?！?/p>

事實(shí)上，醫(yī)生常常在這方面浪費(fèi)了大量時間。

職業(yè)倦怠是放射學(xué)醫(yī)生面臨的一個大問題，根據(jù)Medscape最近的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，這與去年的調(diào)查一致，大約45％的放射科醫(yī)生報告表示，他們已經(jīng)精疲力竭。芝加哥大學(xué)企業(yè)成像醫(yī)學(xué)主管放射科醫(yī)生Paul Chang博士在RSNA 2018的一次演講中說：“我們正在討論數(shù)據(jù)驅(qū)動、證據(jù)驅(qū)動的工具，我們需要幫助，因?yàn)樵S多人幾乎很難堅持下去?！?/p>

建設(shè)IT基礎(chǔ)設(shè)施

醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)導(dǎo)者如今可以采取合理的步驟來幫助他們的設(shè)備采用人工智能，這就需要他們的IT基礎(chǔ)設(shè)施做好準(zhǔn)備。Paul Chang表示，IT部門在將人工智能集成到現(xiàn)有工作流程中時面臨著重大挑戰(zhàn)，但如果希望在技術(shù)準(zhǔn)備好實(shí)施后真正看到好處，那么這是必要的一步。

“人工智能是一個關(guān)鍵的工具，但企業(yè)不會為其解決方案而構(gòu)建的工具構(gòu)建架構(gòu)。”Paul Chang說。

靈活、強(qiáng)大且基于標(biāo)準(zhǔn)的平臺對于使組織能夠捕獲、增強(qiáng)、保護(hù)和共享關(guān)鍵數(shù)據(jù)和數(shù)字分析資產(chǎn)至關(guān)重要。

Paul Chang建議醫(yī)院各部門不要只關(guān)注技術(shù)，還要關(guān)注他們想要的最終結(jié)果。例如，提高效率以及人工智能如何幫助實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。高層管理人員關(guān)心提高效率，因?yàn)榭梢怨?jié)省時間，最終節(jié)省成本。因此需要構(gòu)建一個將人工智能集成到標(biāo)準(zhǔn)工作流程中的策略，并用這些術(shù)語談?wù)撊斯ぶ悄苁谴_保組織獲得所需投資的方法。

他說，放射科醫(yī)生需要參與人工智能的應(yīng)用，但對期望和時機(jī)要切合實(shí)際。他說，“組織的目標(biāo)不是大肆宣傳該技術(shù)的能力，而是需要改進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施，同時提高效率和質(zhì)量?！?/p>

Wendt指出，這就是大量數(shù)據(jù)和計算能力相結(jié)合的地方。他說，“組織需要確保擁有良好的數(shù)據(jù)處理或自動數(shù)據(jù)管道，并在后端插入這些平臺，自動路由數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)必須實(shí)時路由，實(shí)時處理，并在簽署報告之前實(shí)時返回給放射科醫(yī)生。然后再返回到電子病歷（EMR）中?！?/p>

與眾不同

人工智能為當(dāng)今的放射科醫(yī)生提供更大價值的途徑之一是通過改進(jìn)日常工作流程并使其更加高效?；ㄔ谥貜?fù)任務(wù)上的時間越少，就意味著花在閱讀研究和幫助患者上的時間越多。自然語言處理（NLP）可以幫助完成日常任務(wù)，因?yàn)樽詣訄D像分割有助于標(biāo)記、測量和比較新的研究結(jié)果與先前的研究結(jié)果。

隨著時間的推移，人工智能所帶來的真正不同之處在于對個體患者和人群的護(hù)理。分析縱向數(shù)據(jù)，提高洞察和決策能力，并隨著證據(jù)基礎(chǔ)的發(fā)展回溯到數(shù)據(jù)，最佳實(shí)踐變化和指導(dǎo)方針的推進(jìn)，以提供更有效的診斷，預(yù)防和治療方法。

Bruce說，“我認(rèn)為，隨著未來五年的技術(shù)發(fā)展，這不僅僅是算法的問題，這將向最終應(yīng)用的人們證明什么是真正的價值?！?/p>

放射學(xué)也為機(jī)器智能輔助的護(hù)理技術(shù)提供了巨大的價值。日本放射學(xué)會的兩位研究人員在公共科學(xué)圖書館醫(yī)學(xué)特刊發(fā)表的一篇名為“健康與生物醫(yī)學(xué)機(jī)器學(xué)習(xí)”的論文中寫道：“人工智能有望通過幫助放射科醫(yī)生更好地進(jìn)行臨床實(shí)踐、更高的可靠性、改進(jìn)的工作流程來獲得更及時的建議，從而逐步改變臨床實(shí)踐。放射科醫(yī)師在標(biāo)記訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和從圖像數(shù)據(jù)中開發(fā)新知識方面具有重要意義。在臨床應(yīng)用上，即使目前的深度學(xué)習(xí)方法在圖像解釋方面具有廣泛優(yōu)勢，放射科醫(yī)生仍將在診斷罕見疾病和檢測發(fā)現(xiàn)方面發(fā)揮核心作用?！?/p>

對于醫(yī)生來說，現(xiàn)在是需要考慮采用人工智能并確定采用更多咨詢性醫(yī)學(xué)策略的時候了。