AI如何賦能呼吸影像?廣醫(yī)附一臨床試驗(yàn)結(jié)果重磅發(fā)布
速度更快,精度更高,助力基層,幫助青年醫(yī)師成長(zhǎng)……關(guān)于影像AI的美好未來,你在各類醫(yī)學(xué)會(huì)議上還聽過多少?走出高質(zhì)量的研發(fā)數(shù)據(jù)集和試點(diǎn)醫(yī)院之后,AI的實(shí)際應(yīng)用效能如何?究竟能在多大程度上幫助到放射科醫(yī)生,尤其是低年資醫(yī)生?
迄今為止,行業(yè)會(huì)議分享及學(xué)術(shù)雜志有關(guān)AI的絕大部分公開成果都是基于某種算法的小范圍內(nèi)的技術(shù)可行性實(shí)驗(yàn),大規(guī)模、真實(shí)臨床環(huán)境中的性能驗(yàn)證極為少見。正因如此,本文所呈現(xiàn)的試驗(yàn)結(jié)果更顯難能可貴。
研究背景及簡(jiǎn)介
此次研究由廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科曾慶思主任總體設(shè)計(jì)、指導(dǎo),鄧宇博士及劉艷雯醫(yī)生聯(lián)合國內(nèi)醫(yī)療AI獨(dú)角獸依圖醫(yī)療共同完成,以care.a(chǎn)i?胸部CT智能4D影像系統(tǒng)為平臺(tái),以真實(shí)臨床環(huán)境中的胸部CT影像為樣本,探討AI在臨床真實(shí)工作環(huán)境中的使用效能,尤其是AI系統(tǒng)對(duì)于低年資醫(yī)生在閱讀胸部CT影像中的輔助作用。
廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科曾慶思主任
作為國家呼吸系統(tǒng)疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心及呼吸疾病國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣醫(yī)附一呼吸科在復(fù)旦版《中國最佳醫(yī)院排行榜》中連續(xù)9年占據(jù)專科排行第一,CT數(shù)量日均400人次,胸部CT數(shù)量占到了CT總量的三分之二以上,每位醫(yī)生每天閱讀胸部CT圖像數(shù)高達(dá)3萬張。自2018年8月起,廣醫(yī)附一放射科即引入AI影像輔助診斷系統(tǒng),目前已經(jīng)融入臨床工作流,正在改變放射科醫(yī)師的讀片習(xí)慣,特別是在大量肺部體檢CT診斷中,使用AI系統(tǒng)輔助閱片。
此次研究結(jié)果顯示,AI系統(tǒng)在不同肺葉、不同密度的結(jié)節(jié)檢出能力均與高年資醫(yī)生相當(dāng),并能夠顯著提升低年資醫(yī)生檢出能力,在磨玻璃結(jié)節(jié)、4mm以下小結(jié)節(jié)等方面提升尤為明顯;檢出時(shí)間方面,AI系統(tǒng)的閱片效率是人工組的10倍以上,“AI+醫(yī)生”的閱片模式在低年資醫(yī)生組中也可以節(jié)省近30%的閱片時(shí)間;但與此同時(shí),AI系統(tǒng)并非“萬金油”,如肺結(jié)節(jié)與胸膜增厚或支氣管腔內(nèi)粘液栓的鑒別,以及結(jié)節(jié)密度的判斷等方面依然需要放射科醫(yī)生的幫助,AI檢出效能也會(huì)受到圖像質(zhì)量的直接影響。
廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科鄧宇博士
“如何最大化早期肺癌的檢出,正確的測(cè)量肺結(jié)節(jié)、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)肺結(jié)節(jié)形態(tài),選擇最佳的肺結(jié)節(jié)管理策略一直是肺結(jié)節(jié)評(píng)價(jià)的核心問題,使用AI系統(tǒng)克服視覺評(píng)價(jià)缺陷,對(duì)病灶進(jìn)行定量分析,降低缺陷報(bào)告比例是臨床的強(qiáng)烈訴求,這也正是我們進(jìn)行此次試驗(yàn)的初衷,”談及此次試驗(yàn)意義時(shí),鄧宇博士表示,“此次試驗(yàn)中,AI系統(tǒng)在真實(shí)臨床環(huán)境中表現(xiàn)出了較好的檢出性能、效率及可靠性,對(duì)于低年資醫(yī)師的輔助作用也相當(dāng)明顯,對(duì)于探索AI系統(tǒng)臨床使用方式、范圍、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)都具有重要意義。”
AI系統(tǒng)簡(jiǎn)介
care.a(chǎn)i 胸部CT智能4D影像系統(tǒng)是AI+醫(yī)療領(lǐng)域的重大突破,在市面上絕大多數(shù)AI醫(yī)療產(chǎn)品功能僅局限于肺結(jié)節(jié)病灶檢出時(shí),能在檢出基礎(chǔ)上更進(jìn)一步,對(duì)病灶進(jìn)行全面量化的智能分析,良惡性鑒別、自動(dòng)進(jìn)行歷史影像對(duì)比,并自動(dòng)生成結(jié)構(gòu)化報(bào)告,全面輔助臨床。
試驗(yàn)方法
隨機(jī)抽取既往健康體檢人群薄層胸部CT(掃描厚度1mm),按納排標(biāo)準(zhǔn)篩選218份CT片作為本研究觀察對(duì)象,排除CT圖像有嚴(yán)重呼吸偽影者、圖片讀取不完整者、有彌漫性肺部疾病影響等情況,以最貼近臨床實(shí)際閱片流程的“2名高年資醫(yī)生綜合各組結(jié)果進(jìn)行最后判定”為金標(biāo)準(zhǔn)。
觀察者
(1)高年資醫(yī)生組:1名從事胸部影像診斷工作(>10年)的高年資醫(yī)生;
(2)低年資醫(yī)生組:1名從事胸部影像診斷工作(>5年)的低年資醫(yī)生;
(3)AI系統(tǒng):兩個(gè)版本(高敏感版本、低敏感版本-又成“高敏感性高特異性”的雙高版本)的care.a(chǎn)i 胸部CT智能4D影像系統(tǒng)。
試驗(yàn)結(jié)果
本試驗(yàn)共納入218份CT片,金標(biāo)準(zhǔn)判定陽性片176份,陰性片42份。共檢出619個(gè)結(jié)節(jié),陽性片片均結(jié)節(jié)數(shù)3.5個(gè)。
1、AI系統(tǒng)(紅色折線)在不同肺葉間檢出性能與高年資醫(yī)生相當(dāng),并顯著提升低年資醫(yī)生的檢出能力。
2、AI系統(tǒng)(紅色折線)不同密度結(jié)節(jié)間檢出能力與高年資醫(yī)生相當(dāng),同時(shí),“AI+醫(yī)生”的閱片模式顯著提升低年資醫(yī)生檢出能力。
3、AI系統(tǒng)(紅色曲線)對(duì)于結(jié)節(jié)大小的判斷與金標(biāo)準(zhǔn)之間的差異不具備統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,能在一定程度上提升低年資醫(yī)生結(jié)節(jié)大小判讀水平。
4、AI在閱片速度方面具備壓倒性優(yōu)勢(shì)。下圖為不同分組在一小時(shí)內(nèi)的閱片數(shù)量對(duì)比,AI系統(tǒng)的閱片效率是純?nèi)斯そM10倍左右;值得注意的是,采用“AI+醫(yī)生”的閱片模式后,低年資醫(yī)生的閱片效率提升了30%。
5、進(jìn)一步分析可以發(fā)現(xiàn):AI系統(tǒng)對(duì)于低年資醫(yī)生的結(jié)節(jié)檢出能力的提升是全方位的,能夠顯著提升不同肺葉、不同密度的結(jié)節(jié)檢出能力;表現(xiàn)最為出色的是在磨玻璃結(jié)節(jié)方面的檢出能力提升達(dá)到100%,在4mm以下小結(jié)節(jié)檢出能力的提升也達(dá)到了50%
總結(jié)
1、AI系統(tǒng)在各個(gè)肺葉間的結(jié)節(jié)檢出性能全面超越低年資醫(yī)生,不同密度結(jié)節(jié)間檢出能力與高年資醫(yī)生相當(dāng),AI系統(tǒng)的“防漏”功能十分強(qiáng)大;
2、AI系統(tǒng)在尋找肺結(jié)節(jié)閱片耗時(shí)上具備壓倒性優(yōu)勢(shì),是純?nèi)斯ら喥?/10,而“AI+醫(yī)生”的閱片模式可使低年資醫(yī)生閱片效率提升30%;
3、“AI+醫(yī)生”的閱片模式對(duì)于低年資醫(yī)生結(jié)節(jié)檢出能力的提升是全方位的,該種工作模式下高年資醫(yī)生結(jié)節(jié)檢出敏感性可提升至90%以上;
4、AI并非無所不能,如肺結(jié)節(jié)與胸膜增厚或支氣管腔內(nèi)粘液栓的鑒別,以及肺結(jié)節(jié)密度的判斷等方面依然需要放射科醫(yī)生的幫助,并且檢出能力受圖像質(zhì)量影響。
可以預(yù)見的是,在放射科的胸部CT影像判讀工作中,“醫(yī)生+AI”的閱片模式將成為主流,并將在需要海量閱片工作的大規(guī)模腫瘤早篩中發(fā)揮巨大價(jià)值,AI系統(tǒng)也將成為低年資醫(yī)生成長(zhǎng)的有力助手,成為放射科醫(yī)生尤其是青年醫(yī)生的必備工具。
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