人造智能加快精准医治时期到来,关于AI经济学印

在我看来,如今计算机在医疗领域的进展其实都是基于同一个基础,即“数据改变医疗”为核心展开的。不管是中医还是西医本质上都是实践科学,医生通过无数次的实践总结、统计出规律,最终达到医病救人的效果。当人类收集、处理和分析数据的能力随着云计算、大数据、机器学习、物联网等技术的发展而日渐增强时,人们利用大数据像医生一样去分析或辅助分析病情的能力自然也会与日俱增。

AI可以通过算法的图像映射技术,将采集的少量信号恢复出与全采样图像同样质量的图像,而且使用图像重建技术,可以由低剂量的CT和PET图像重建得到高剂量质量图像。这样在满足临床诊断需求的同时,还能够降低辐射的风险。

大尺寸病理切片图片通过神经网络与深度学习算法进行处理的流程

当下,AI医疗影像流程主要包括底层数据处理、影像筛查、智能决策三阶段, 即通过精准的疾病预测模型,进行各种因子及数据的分析处理,应用AI医疗影像,对病原细胞分类,提高筛查效率和质量,以此来协助医生在就诊时提供最好的诊断和治疗建议。

可以看到,无论是图像识别还是自然语言理解,计算机领域的很多技术都可以与医疗应用密切结合。而随着计算能力的日益强大、人工智能技术的稳步发展,未来计算机将能够对更多复杂、高级的信号进行处理,人类的医疗水平也必将迈入新的时代。

二、AI医学影像助力疾病诊断

你能想象每一天就有三架载满乘客的大型飞机坠落全员身亡的事故么?这听起来十分可怕,但全球每年被疟疾夺走生命的人数高达60万~80万,就等同于这样的坠机事故发生的概率。虽然在发达地区,疟疾几乎已经被消灭,但在某些欠发达地区疟疾却仍然是灾难,在处理疟疾的挑战中,其中一项来自于缺少足够的专业病理医师,导致患者难以得到及时的诊断和治疗。 目前正在研发的技术, 将可以帮助判断出病人是否感染了疟疾,感染的是疟疾中的哪一类 ,以及可能是从哪些渠道感染的,相比传统方式下需要大量人力看样本、做分析,该技术让医生的效率大为提升。即便是在医疗人员匮乏的地区,也可以不再那么捉襟见肘了。

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因此我们团队研究语音和自然语言理解技术,让医生可以口述病历,随后计算机将语音转换为文字再进行结构化处理,从而形成一个囊括了所有关键词的树状图,清晰、简洁地总结所有有用信息,让患者或其他医生对所有病理历程一目了然,如有何病史,用过什么药物,排除了哪些疾病可能,待排查的疾病有哪些等等。

3.智能辅助诊断脑部疾病

以往医生都是凭借”肉眼”和经验去观察病理切片影像并判断病情,如今人工智能中的两大核心技术:神经网络和深度学习则让计算机系统能够自动学习恶性肿瘤细胞与正常细胞间的差异以及癌症病情的分析和判断标准,同时能够在扫描病理切片之后,给出判断结果,供医生参考。计算机强大的运算能力弥补了部分医生由于经验不足引起的误判,或是对罕见病及疑难杂症的思虑不周。而且计算机还能发现人眼不易察觉的小细节,并总结出一些出乎医生意料之外的规律,从而不断完善医生和计算机系统的知识体系。因此,正是人工智能让精准医疗能够继续往前推进。

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除了医学影像识别,我们在医疗文字处理方面也做了不少研究。

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小结

首先,实现了对大尺寸病理切片的图片处理。通常图片的尺寸也就是224*224像素,但脑肿瘤病历切片的尺寸达到了20万*20万、甚至40万*40万像素。对于大尺寸病理切片影像的识别,我们没有沿用业内常用的数字医学图像数据库,反而在ImageNet这个计算机领域最为成熟的图片数据库的基础之上利用尽可能多的图片,通过自己搭建的神经网络和深度学习算法不断进行大量训练而成,最终实现了对大尺寸病理切片的图片处理。

目前AI医学影像基本是基于单病种图像标注形成的模型,尚没有符合临床使用场景的产品,产品集中于少数几个病种,难以覆盖全部医学影像问题。最普遍的问题还是产品实用性低,即AI阅片准确率不高。在临床过程中,很多AI医学影像准确率只能达到50%。视觉识别的不准确,产品性能自报与实际检测数据不符,因此不能广泛的应用到实际医疗工作中。

人工智能帮助推展精准医疗

4.智能辅助诊断神经系统疾病

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国内应用AI CT影像最为成熟的领域在肺结节的识别上。AI能够有效识别易漏诊结节比如6mm以下实性结节和磨玻璃结节,且准确率在90%左右,同时能提供结节位置、大小、密度和性质等。除此之外,能对肺结核、气胸、肺癌等肺部疾病进行筛查。

基于这样的电子病历,医生的更换将不再会影响不同医生对于患者完整病情的掌握;年轻医生还可以通过学习各种病历快速成长;结构化的电子病历甚至能够自动总结出被医生忽略的细节和推断,获得对病情了解的新线索;当然,大大减轻医生写病历的工作量更是无需多言。

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所以计算机与医疗的结合,远不止智能手环、血糖仪或是Xbox、HoloLens等可能会与医疗产生关联的智能硬件,其覆盖范围非常广泛,从前端设备到后端系统,再到隐藏在最后端的各类算法,每个分支都可以是一个独立的学科。事实上在微软内部,已经有接近100个与医疗相关的项目,他们中既包括十分具有前瞻性的,也有已经步入实际应用层面的。

AI医学影像的诊断环节,具体体现以下两个方面:

在与国外同行交流时我们发现,原来全世界的医生所写的病历都是最难懂的书法,由于时间有限,医生们不得不在写病历的时候龙飞凤舞。在病历电子化之后,虽然书写的问题得以解决,但病历上记载的各种描述性语言——有的简洁,有的啰嗦,有的甚至不完整——对于医生后续进行病情查阅、检视或学习参考来说都非常不便。

9.其他智能辅助诊断方案

其次,在解决了细胞层面的图像识别之后,又实现了对病变腺体的识别。所谓腺体,可以简单理解为多细胞的集合体,它更接近“器官“的概念。相对于细胞病变,腺体病变的复杂性和可能的组合都呈指数级增长,但对腺体状态的准确识别,则可以大大提高对癌症分析的准确程度,意义更加深远。

② 基于深度学习通过大量已有的影像数据和临床诊断信息训练人工智能系统,使其具备诊断疾病的能力,辅助临床诊断,降低漏诊误诊的概率。

目前,微软亚洲研究院对二维医学影像识别结果的准确性已经处于国际领先水平。除了脑肿瘤以外,该研究结果也可以扩展至其他疾病的二维医学影像的识别和判断,例如我们正在研究的肠癌等。此外,我们还在研究肝肿瘤患者的CT三维影像,虽然三维影像与二维影像的识别技术有本质区别,但基于微软亚洲研究院在人工智能领域多年来的深入积累,相信我们在三维CT影像识别上的突破也指日可待。

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腺体图像经过计算机处理后被抽象成不同的结构,以便于计算机进一步识别与判断

8.智能判断病理切片

对病变腺体的识别,主要是基于医学角度三个可以衡量癌细胞扩散程度和预后能力的指标:细胞的分化能力,腺体的状况和有丝分裂水平。我们针对这三个角度,通过多渠道的数据采集和分析,希望在未来帮助医生实现了对病人术后、康复水平乃至复发的可能性做出预估和判断。

AI在神经系统疾病里的应用主要包括癫痫、阿尔兹海默症、帕金森病。AI可以将患者的影像数据进行处理分析,并与正常人群组做统计比对,从而计算得到代谢异常的病灶大小、位置等信息,通过认知技术,给出治疗方案的建议以及治疗效果的预测。

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一、AI医学影像的简介

癌症一直是人类最需要迫切解决的医学难题之一,由于同一类癌症的每位患者表现也各不相同,因此也可以说每位患者的癌症都是一种独立的疾病,即便是医生拥有丰富的经验也很难做出100%准确的分析和判断,更别说相对个性化的精准医疗了。因此微软亚洲研究院一直将数字医学影像识别作为主攻方向之一,希望通过计算机视觉领域的最新技术加速推动精准医疗。

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从2014年起,微软亚洲研究院的团队开始钻研脑肿瘤病理切片的识别和判断,通过细胞的形态、大小、结构等,去辅助分析和判断病人所处的癌症阶段。而近两年在该领域我们基于“神经网络+深度学习”的模式取得了两大突破:

目前脑部疾病的智能诊断包括脑出血、内动脉粥样硬化诊断、颅内动脉瘤诊断和颈动脉易损斑块评估等。AI 头部CT,基于机器视觉与深度学习技术,能以秒级速度完成专业要求高、耗费时间长的影像评估,协助医生准确判断,让患者第一时间获得最优治疗方案。

超级电子病历,医生的“辞典”

随着技术飞速发展、医学数据的持续扩增以及硬件设备的不断提升,人工智能和医疗的结合方式越来越多样化。目前AI在医疗领域中的落地的应用场景主要有医学影像、智能诊疗、智能导诊、病例分析、医院管理、新药研发和医疗机器人等,而其中AI医学影像中的应用最为广泛。

但是,医生永远不会被替代。在医疗这个专业科学与艺术相融合的领域,人工智能技术将成为医生的“左膀右臂”,帮助医生更便捷的获取信息并辅助医生做出更加正确的诊断,而医生除了积累丰富的专业知识,还需要更多的发挥高情商的能力与病患沟通交流。最终,计算机的人工智能和医生的人类智能将互相结合,成为一个既有精准的专业判断又有情感交流的“超级医生”。让我们共同期待人工智能所引领的医疗发展新时代!

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AI HI=超级医生

"AI医学影像",顾名思义,是指充分利用AI在感觉认知和深度学习的技术优势。将其应用在医学影像领域,从而达到提高诊断效率和准确率的目的。

AI可以在胸部CT数据基础上,利用深度学习技术和图像处理技术,设计特定算法后评估冠状动脉易损斑块,进行冠心病智能辅助诊断,规划支架手术置入方案等。同时还可以智能诊断主动脉疾病类型、主动脉瘤等复杂疾病。

通过应用AI技术可大幅提升效率,AI智能勾画靶区的高准确率能够很大程度避免由于靶区勾画的不准确导致的无效治疗。目前,AI 靶区勾画已经成功运用在肺癌、乳腺癌、鼻咽癌、肝癌、前列腺癌、食管癌和皮肤癌上。

6.智能辅助诊断眼底疾病

① 利用AI的感觉认知能力对患者的影像进行识别,获取重要信息,可为经验不足的医生提供帮助,提高其判读医学影像的效率;

三、AI医学影像面临的挑战

2.智能辅助诊断肺部疾病

目前应用最为广泛的是筛查糖网病。糖网病是常见的视网膜血管病变,也是糖尿病患者的制药致盲眼病,早期往往没有任何临床症状,一旦有症状已错过最佳治疗时机。将AI医学影像应用到眼底读片中,进行初步筛查,可大大改善目前糖尿病视网膜病变筛查效率。

7.智能勾画靶区

人工智能在医学影像中的应用还包括脏器的三维成像、超声辅助甲状腺结节、骨龄分析、骨折智能诊断等。

将人工智能引入病理病理切片的研究,通过学习病理切片细胞层面的特征,不断完善病理诊断的知识体系是解决读片效率以及诊断准确值的最好的办法。

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现阶段,AI医学影像现已成为人工智能在医疗领域炙手可热的方向,相信在不远的将来,随着AI医学影像技术的发展和模式的创新,将在赋能医疗的路上越走越远,为精确诊断、精准治疗的实现添砖加瓦。

5.智能辅助诊断心血管疾病

1.影像设备的图像重建

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