當(dāng)人工智能與醫(yī)學(xué)影像技術(shù)結(jié)合，會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，會給患者帶來怎樣的福音？我區(qū)有一支科研團(tuán)隊正在對此進(jìn)行驗證，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?！苯?，在內(nèi)蒙古自治區(qū)人民醫(yī)院內(nèi)鏡中心，一臺裝有人工智能系統(tǒng)的結(jié)腸內(nèi)鏡實時準(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)隊自主研發(fā)的第4代產(chǎn)品，將計算機(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?！毖邪l(fā)團(tuán)隊帶頭人、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實時的會思考的“大腦”，去監(jiān)測和提高常規(guī)結(jié)腸鏡檢查的質(zhì)量。

相比人腦，大數(shù)據(jù)時代的人工智能最大的優(yōu)勢在于，可以處理和儲存海量數(shù)據(jù)，在對大數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過模擬思維，對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納、總結(jié)，并由此產(chǎn)生對同類事物進(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。因為，從靜態(tài)影像到動態(tài)視頻，對于人工智能系統(tǒng)來說，難度是指數(shù)級增加的。

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，是對抗結(jié)直腸癌的關(guān)鍵。”趙貴君告訴記者，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、退鏡時間不足、設(shè)備差異等各種原因造成的漏診還是時常存在。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)性很強的技術(shù)，訓(xùn)練一名能獨立且熟練操作結(jié)直腸鏡的醫(yī)生通常需要幾年的時間。研發(fā)該系統(tǒng)的初衷，就是想要讓這個智能系統(tǒng)更好地幫助新手醫(yī)生。”趙貴君說。

2017年，趙貴君帶領(lǐng)團(tuán)隊，邁出了運用人工智能技術(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)，長期持續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)?！壁w貴君說，訓(xùn)練系統(tǒng)只是邁出了第一步，臨床場景使用還有很多實際的問題需要解決。

首先是2塊顯示器帶來的困擾——人工智能信號與原始信號兩個顯示器在肉眼感官下必須保持同步對實時性要求。

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

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

那么，對于病變的反應(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)可以實時檢測出腸息肉位置并初步判斷息肉性質(zhì)，通過實時的視頻檢測分析，能夠在100毫秒內(nèi)完成人工智能診斷，并在視頻中實時圈出腫瘤位置，方便醫(yī)生在內(nèi)鏡操作過程中實時查看。

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)計得到腺瘤檢出率為25%，人工智能檢出率提升了9%，比對結(jié)果令人振奮。

“實時檢測出腸息肉位置只是第一步，目前，系統(tǒng)還缺少對于病變性質(zhì)的鑒別。”未來，趙貴君希望這個智能系統(tǒng)能夠在息肉分析和識別功能領(lǐng)域發(fā)揮更大的應(yīng)用價值，讓腸道息肉實時分型盡快走上臨床，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。