人工智能在醫(yī)學(xué)影像分析中的應(yīng)用研究

趙彤 黑龍江省綏化市北林區(qū)永安鎮(zhèn)中心衛(wèi)生院

隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，我國(guó)智慧醫(yī)療已經(jīng)進(jìn)入長(zhǎng)足發(fā)展時(shí)期，2018年上海發(fā)布《人工智能醫(yī)療白皮書》，總結(jié)了人工智能在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的發(fā)展歷程，分析了智能醫(yī)療的發(fā)展趨勢(shì)。該白皮書匯總了各國(guó)的智能醫(yī)療戰(zhàn)略，分析了人工智能在醫(yī)學(xué)影像中應(yīng)用的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，并提出應(yīng)克服人工智能在醫(yī)學(xué)影像分析領(lǐng)域中應(yīng)用的痛點(diǎn)，推進(jìn)人工智能在醫(yī)學(xué)影像分析中的應(yīng)用。因此，適時(shí)進(jìn)行人工智能在醫(yī)學(xué)影像分析中的應(yīng)用研究具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 人工智能的概念及優(yōu)勢(shì)

人工智能，顧名思義是表示人們?yōu)榱送瓿赡骋蝗蝿?wù)，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過編制計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序，對(duì)人類的智慧進(jìn)行模仿和拓展。人工智能不僅能夠完成原來只有人類才能完成的復(fù)雜任務(wù)，甚至還超越了人類的智慧，例如圍棋程序“阿爾法狗”先后戰(zhàn)勝了多位人類圍棋冠軍。人工智能的理論基礎(chǔ)不僅基于計(jì)算機(jī)技術(shù)，還涉及統(tǒng)計(jì)學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、數(shù)學(xué)、腦神經(jīng)學(xué)和生理學(xué)等學(xué)科。人工智能的研究方向也比較多，包括機(jī)器學(xué)習(xí)、語音識(shí)別、圖像識(shí)別和智能機(jī)器人等。

人工智能的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：第一，人工智能具有較強(qiáng)的計(jì)算能力。人工智能主要基于計(jì)算機(jī)技術(shù)，借助計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大運(yùn)算能力，人工智能可以對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理，從中提取有價(jià)值的信息。第二，人工智能具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力。人工智能具有智能化的學(xué)習(xí)能力，從而使得計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行更高效的機(jī)器學(xué)習(xí)，進(jìn)而更好地適應(yīng)環(huán)境，提升計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)效率。第三，人工智能擁有超強(qiáng)的邏輯推理能力。人工智能可以利用眾多算法實(shí)現(xiàn)邏輯推理功能，從而使得計(jì)算機(jī)能夠處理較為復(fù)雜的問題，進(jìn)而為人們提供輔助決策支持。第四，人工智能具有強(qiáng)大的模式識(shí)別能力。借助人工智能超強(qiáng)的模式識(shí)別能力，計(jì)算機(jī)能夠通過智能化的特征值提取和特征值選擇進(jìn)行更有效的圖像識(shí)別。第五，人工智能具有較強(qiáng)的協(xié)調(diào)控制能力。借助優(yōu)秀的人工智能算法，計(jì)算機(jī)能夠更好地協(xié)調(diào)智能系統(tǒng)的資源分配，并大幅降低資源消耗，即節(jié)省了資源又提高了效率。第六，人工智能具有較強(qiáng)的降低成本的優(yōu)勢(shì)。人工智能可以在多個(gè)領(lǐng)域代替人類進(jìn)行作業(yè)，能夠有效地降低人工成本，且工作效率比人工要高出很多，能夠大幅降低時(shí)間成本。

2 人工智能應(yīng)用于醫(yī)學(xué)影像的意義

2.1 智能分類檢出

自從“阿爾法狗”戰(zhàn)勝李世石以來，世界各國(guó)對(duì)人工智能的重視程度日益提高，很多國(guó)家將人工智能納入國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，并且非常重視人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用。例如電子病歷、醫(yī)療機(jī)器人和智能分類檢出等。人工智能適合應(yīng)用于以下幾種智能分類檢出情況：第一，在陽性病例占比較低的情況下，比較適合利用人工智能技術(shù)進(jìn)行智能分類檢出。第二，在陽性病灶區(qū)數(shù)據(jù)占比小的情況下，比較適合應(yīng)用人工智能技術(shù)進(jìn)行智能分類檢出。第三，在病例影像對(duì)專業(yè)知識(shí)要求較低的情況下，比較適合借助人工智能技術(shù)進(jìn)行智能分類檢出，例如體檢肺結(jié)節(jié)的篩查檢出。因此，采用人工智能技術(shù)進(jìn)行智能分類檢出，能夠節(jié)省大量陰性病例數(shù)據(jù)的人力成本，對(duì)于提高醫(yī)生的工作效率和避免資源的浪費(fèi)來說，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.2 代替醫(yī)生的部分工作

利用人工智能技術(shù)，可以代替醫(yī)生的一部分工作，這部分工作主要體現(xiàn)在以下幾種情況下：第一，在標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)明的情況下，比較適合利用人工智能技術(shù)代替醫(yī)生的部分工作，例如機(jī)器人導(dǎo)診。2019年初，邯鄲中心醫(yī)院采用人工智能技術(shù)為患者導(dǎo)診，該導(dǎo)診機(jī)器人不僅具有呆萌的外表，還能夠跟患者進(jìn)行有趣的互動(dòng)，著實(shí)吸引了不少圍觀者。第二，在病例對(duì)醫(yī)學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)需求相對(duì)簡(jiǎn)單的情況下，適合借助人工智能技術(shù)代替醫(yī)生的部分工作，例如人工智能醫(yī)生。2019年，廣州婦兒中心采用了基于人工智能技術(shù)的人工智能醫(yī)生系統(tǒng)，該人工智能醫(yī)生能夠“讀懂”患者的病例，根據(jù)患者的主訴、癥狀、病史和醫(yī)學(xué)影像檢查結(jié)果進(jìn)行診斷，最后自動(dòng)輸出具有較高質(zhì)量的診斷結(jié)果。第三，對(duì)于影像分析數(shù)據(jù)較為結(jié)構(gòu)化的情況下，適合采用人工智能技術(shù)代替一部分醫(yī)生的工作，例如智能醫(yī)學(xué)影像診斷系統(tǒng)。

2.3 輔助醫(yī)生進(jìn)行診斷

借助人工智能技術(shù)能夠很好地輔助醫(yī)生進(jìn)行診斷，具體主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：第一，人工智能技術(shù)可以拓展醫(yī)生的眼睛，例如醫(yī)學(xué)影像輔助診斷系統(tǒng)。第二，人工智能技術(shù)可以拓展醫(yī)生的耳朵，例如智醫(yī)助理。第三，借助人工智能技術(shù)能夠拓展醫(yī)生的大腦，例如人工智能醫(yī)生輔助系統(tǒng)。

3 人工智能在醫(yī)學(xué)影像分析中的應(yīng)用策略

3.1 借助人工智能技術(shù)進(jìn)行智能閱片

利用人工智能的模式識(shí)別優(yōu)勢(shì)，能夠預(yù)先判斷醫(yī)學(xué)影像中是否存在病灶，從而輔助醫(yī)生進(jìn)行判別，提升醫(yī)生的工作效率。例如，對(duì)于一張包含1毫米左右的肺部結(jié)節(jié)CT圖片，專業(yè)的影像科醫(yī)生需要10分鐘左右的閱片時(shí)間，而人工智能技術(shù)具有更高的效率，能夠?qū)π〗Y(jié)節(jié)進(jìn)行快速的識(shí)別和標(biāo)注，從而大幅縮短醫(yī)生的閱片時(shí)間，進(jìn)而幫助醫(yī)生進(jìn)行輔助診斷。另外，基于人工智能技術(shù)構(gòu)建的醫(yī)學(xué)影像輔助診斷系統(tǒng)，還能夠借助人工智能技術(shù)強(qiáng)大的學(xué)習(xí)能力，進(jìn)行智能閱片學(xué)習(xí)，從而不斷提升對(duì)病灶的識(shí)別準(zhǔn)確度，進(jìn)而幫助醫(yī)生合理分配時(shí)間，更好地輔助醫(yī)生進(jìn)行閱片和診斷。

3.2 借助人工智能技術(shù)進(jìn)行智能放療

在目前的醫(yī)學(xué)治療手段中，放療是治療腫瘤的重要方式，在傳統(tǒng)的醫(yī)療條件下，這項(xiàng)工作主要由放療師進(jìn)行。然而，放療師十分缺乏，一般集中在三甲醫(yī)院，普通醫(yī)院很少配備專業(yè)的放療師，導(dǎo)致腫瘤患者只能去大型醫(yī)院治療。在放療過程中，需要放療師事先對(duì)病灶區(qū)域進(jìn)行手動(dòng)標(biāo)識(shí)，在傳統(tǒng)醫(yī)療條件下，這項(xiàng)工作效率不高，一般需要幾個(gè)小時(shí)。而借助人工智能技術(shù)，能夠自動(dòng)對(duì)病灶區(qū)域進(jìn)行標(biāo)注和標(biāo)識(shí)，僅需要放療師進(jìn)行驗(yàn)證即可，大幅提高了該項(xiàng)工作的效率。

3.3 借助人工智能技術(shù)進(jìn)行病理圖像的智能分析

目前，我國(guó)嚴(yán)重缺乏病理醫(yī)生，缺口人數(shù)已經(jīng)超過9萬人，且病理醫(yī)生不僅需要花費(fèi)大量的時(shí)間檢查細(xì)胞病理切片，還需要在含有上億像素的病例圖片中識(shí)別微小的癌細(xì)胞，因此就是資深的病例醫(yī)生也容易出現(xiàn)誤差。而借助人工智能技術(shù)，采用智能分析算法，能夠大幅提升病例診斷的效率和準(zhǔn)確率。當(dāng)然，不能完全依賴人工智能技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)診斷，還需要病理醫(yī)生對(duì)診斷結(jié)果進(jìn)行復(fù)核，防止出現(xiàn)誤診。

4 結(jié)語

為了更好地借助人工智能技術(shù)提升醫(yī)學(xué)影像診斷的準(zhǔn)確度，本文進(jìn)行了人工智能在醫(yī)學(xué)影像分析中的應(yīng)用研究，首先介紹了人工智能的概念及優(yōu)勢(shì)，然后分析了將人工智能應(yīng)用于醫(yī)學(xué)影像的意義，最后提出了人工智能在醫(yī)學(xué)影像分析中的應(yīng)用策略。經(jīng)過筆者一段時(shí)間的研究實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)該策略能夠較好地提升醫(yī)學(xué)影像分析系統(tǒng)讀片的效率，有效地提升醫(yī)學(xué)影像分析系統(tǒng)讀片的深度，有效地提升醫(yī)生診斷的準(zhǔn)確率，具有一定的推廣價(jià)值。