国家神经系统疾病临床医学研究中心

China National Clinical Research Center for Neurological Diseases

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国家神经系统疾病临床医学研究中心又一重磅突破!发布颅内动脉瘤AI辅助诊断系统

Data:2020-10-12 16:44
       10月8日,当大家还沉浸在双节假期的轻松和喜悦当中,“弱冠之年”的天坛国际脑血管病会议却集聚了来自全国十余家不同年资的医师。在这里,他们为我们表演了一场别开生面的人脑与智能的巅峰对决-‘动脉瘤AI挑战赛‘。动脉瘤是什么?AI与动脉瘤的又能擦出怎样的火花?为什么如此重要的国际会议序幕上要以动脉瘤和AI作为关键词?这些问题的答案,在此次挑战赛上一一为我们揭晓答案。

       颅内动脉瘤(文中简称“动脉瘤”),是一种严重的脑血管疾病。中国的一项横断面研究显示,有7%的35至75岁的中国成年人患有动脉瘤。破裂导致的蛛网膜下腔出血预后较差,致死率约为35%-40%,且90%的患者在破裂出血之前没有明显的症状和体征,因此动脉瘤被形象的成为大脑中的“不定时炸弹”。针对低破裂率和破裂后的高致残致死率,动脉瘤的检出和检测至关重要。目前随着医学影像技术的进步和普及,动脉瘤的识别率有所高,但诊断能力受限于临床医师的个人经验以及医疗环境的局限性,从而导致诊断难度大,诊断耗时长,对动脉瘤的出现误诊、漏诊或是过度治疗。
 
       基于以上问题,由国家神经系统疾病临床医学研究中心(以下简称“国家中心”)主导,神经介入中心、神经疾病人工智能研究中心共同协作执行,北京天坛医院王拥军教授、李佑祥教授及刘亚欧教授联合发起,开发出基于CTA的BioMind颅内动脉瘤人工智能辅助诊断系统(以下简称“系统”),“希望能够以此为广大基层医院提供有力的帮手,更好地实现动脉瘤的早识别、早干预、早诊疗”,王拥军教授表示,“帮助广大基层医生尽早检出并筛选破裂风险较高的动脉瘤患者、并对其及时治疗,这是开发动脉瘤自动识别AI软件的初心”。
本系统以经严格筛选的上万例天坛医院动脉瘤CTA数据,人工智能技术采用了在医疗领域受众较广的3D U-Net、卷积神经网络、ResNet等网络架构。为给人工智能找一个好“师傅”,研究团队由医生和技术工程师协商制定动脉瘤标注标准,对标注医生进行规范化培训,并采用三级标注模式,最大程度确保了本系统学习的敏感性和准确性。
经过研究人员马不停蹄的工作,首代针对囊性动脉瘤的诊断系统出师了,但是通过何种使用方式发挥其作用呢?专家们清楚,动脉瘤CTA人工检出的准确性和敏感性已经不低,约在88.7%%和97.8%,医生和患者们对本系统独立进行能给予信任吗?通过对标国际上类似研发产品,研究团队把本系统的功能定位在“辅助”上,系统迅速提供筛查信息,医生给与最终诊断决定,本次大赛也正是采用了这种“人+机”PK“人”的模式。
       经过层层筛选,比赛最终挑选出来有代表性的9家三级和6家二级医院共16名选手参赛。经过两轮紧张而激烈的比赛(均为“人”与“人+AI”两组),最终结果显示,无论是动脉瘤诊断的准确率,诊断时间,还是形态学参数测量,均为“人+AI”组获胜。“对于这样的结果,我并不意外。”,项目PI李佑祥教授如是说,“上万例高质量的数据,天坛医院高年资医师制定诊断“金标准”和标注及质控规范,BioMind国际领先的算法模型,最终实现动脉瘤的准确识别和定位,自动化输出动脉瘤大小等形态学参数,为医师提供更为精准的诊断信息,为患者提供更可靠的治疗方案。通过邀请全国各地不同层次的医生,利用刚刚开发的动脉瘤AI辅助诊断系统,结合医生的诊断技术,与单纯的、传统的人工识别结果进行对比,从而验证目前AI技术在动脉瘤CTA诊断领域的应用价值”。同为研发项目发起人的刘亚欧教授强调说,“人工智能的研发离不开三点,教得好、学得会、经受得住历练。如果说它是我们的孩子,我希望它能够经历住风雨,成长起来”。

       在参赛中获得优异成绩的原宁(长治医学院附属和平医院)表示“我之所以来到这里参赛,就是想看一下医疗AI发展到什么程度了,今天我感受过后感觉很欣喜,我刚刚答题快的原因是选择了相信AI,所以在它的辅助下能够迅速地找到病灶的位置,我希望它能发展的越来越好,更好地帮助医生造福患者”。原宁对AI的期望,正是本系统应用的方向,相信当其应用到各级医疗卫生机构,辅助影像科医生工作,将很大程度上缓解影像科医生长时间阅片带来的工作疲劳、各级医疗机构医生专业水平不一的情况,为患者送去最大的福音。未来系统将进一步增加破裂风险评估功能,以降低动脉瘤发生脑血管意外的可能性,“这些功能都值得加倍期待”,原宁笑着说。
       2018年,国家中心首次发布全球首款神经影像AI辅助诊断系统—BioMind“天医智”医学影像AI辅助诊断系统;一年后,又发布了BioMind脑血管病诊疗辅助决策系统。而今天的比赛的结果,也预示着颅内动脉瘤AI辅助诊断系统开启了又一个新的里程碑。在比赛现场,王拥军教授隆重宣布,由国家中心研发的BioMind“天医智”的颅内肿瘤磁共振影像辅助诊断软件已于今年的6月12日,斩获国内首张AI“影像辅助诊断”NMPA三类证。
“动脉瘤AI挑战赛”是一场人类智慧与人工智能的巅峰碰撞与完美配合。其终极目的,是为了更好地紧密配合,从而共同服务于人类健康。这也是颅内动脉瘤AI辅助诊断方面的突破性进展,更是医疗AI迈向精细化、逐渐实现真正临床价值的关键一步。