3秒內(nèi)完成新冠肺炎定量篩查！全國(guó)首個(gè)抗疫AI影像系統(tǒng)是怎樣煉成的？

魚(yú)羊 發(fā)自 凹非寺
量子位 報(bào)道 | 公眾號(hào) QbitAI

1月28日，大年初四，“胸部CT新型冠狀病毒肺炎智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)”，正式在上海公共衛(wèi)生臨床中心上線。

這是抗疫大戰(zhàn)打響以來(lái)，全國(guó)第一個(gè)投入一線使用的AI影像系統(tǒng)。

它承載的是AI的技術(shù)、力量和希望。

其后，該系統(tǒng)的顯著效用得到驗(yàn)證，于是又緊鑼密鼓地被迅速部署到武漢大學(xué)人民醫(yī)院、華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院、武漢大學(xué)中南醫(yī)院……都是最被需要的地方。

在往常，衡量AI影像系統(tǒng)的核心指標(biāo)是效能比：降低多少成本、提高多少效率。

而這次，與之賽跑的是死神，這套AI影像系統(tǒng)節(jié)約的每一秒，都是生命呼吸的聲音。

打造這套AI系統(tǒng)的依圖專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)，自然也深知這一點(diǎn)，這是他們大年三十那晚吹響加班號(hào)角的原因。

依圖如何開(kāi)啟戰(zhàn)疫模式？

戰(zhàn)“疫”第一槍?zhuān)诖竽耆蝽憽?/p>

石磊，依圖醫(yī)療副總裁，醫(yī)學(xué)博士、碩士生導(dǎo)師。上海市醫(yī)療圖像與醫(yī)學(xué)知識(shí)圖譜人工智能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任、浙江省肺癌診治技術(shù)研究中心專(zhuān)家、原浙江省腫瘤醫(yī)院放射科副主任兼科教科副科長(zhǎng)，曾任浙江省癌癥中心肺癌篩查專(zhuān)家組組長(zhǎng)。

他說(shuō)，由于職業(yè)和經(jīng)驗(yàn)的原因，在疫情爆發(fā)后，他就判斷醫(yī)療資源會(huì)變得高度緊張，成為防控的重大挑戰(zhàn)之一。

而一個(gè)高效準(zhǔn)確的AI系統(tǒng)，無(wú)疑能夠真正緩解一線醫(yī)生的疲憊高壓，幫助醫(yī)生以更高的效率實(shí)現(xiàn)診斷、評(píng)價(jià)。

“我們第一時(shí)間就在想可以為疫情做點(diǎn)什么？”

而就在這個(gè)關(guān)口，一直都有合作的上海公衛(wèi)臨床中心，也找到了依圖。

并且?guī)?lái)了更具體明確的需求：

讓AI影像系統(tǒng)，參與到新冠病毒病灶定量分析及療效評(píng)價(jià)中來(lái)，進(jìn)一步提升評(píng)級(jí)的效率和準(zhǔn)確率。

上海公衛(wèi)臨床中心，全稱(chēng)是上海市公共衛(wèi)生臨床中心，是國(guó)內(nèi)傳染病領(lǐng)域權(quán)威機(jī)構(gòu)之一、上海區(qū)域新冠肺炎重點(diǎn)收治單位，身處一線，壓力如山。

CT是肺炎診斷最重要的檢查，當(dāng)時(shí)已經(jīng)被用于新冠病毒肺炎的篩查。

但現(xiàn)實(shí)困難也非常明顯：?jiǎn)稳藛未螜z查至少會(huì)產(chǎn)生400幀左右的胸部CT影像，采用病灶定量評(píng)價(jià)的方法，涉及到病變累計(jì)的肺體積范圍、密度等多因素，目前缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

為了準(zhǔn)確定量分析，可以采用傳統(tǒng)手工勾畫(huà)ROI的方法，但這需要2-3小時(shí)，甚至更長(zhǎng)時(shí)間，效率低，在當(dāng)前一線醫(yī)生工作負(fù)荷極重的情況下，臨床無(wú)法應(yīng)用。

如果能讓AI在此發(fā)揮作用，對(duì)于疫情防控，無(wú)異于能提供一支穩(wěn)定強(qiáng)悍的鐵軍。

只是當(dāng)這個(gè)方案在除夕當(dāng)晚被明確后，背負(fù)著期望的鐵軍，還需要人肉一分一秒堆積。

戰(zhàn)斗就這樣開(kāi)始了。

假期中夜以繼日戰(zhàn)“疫”

大年三十開(kāi)啟“戰(zhàn)疫模式”，并非易事。

石磊透露，戰(zhàn)“疫”第一槍打響時(shí)，依圖員工們基本都已經(jīng)進(jìn)入了假期狀態(tài)，有一些員工甚至人在國(guó)外。

但疫情緊迫，哪怕有時(shí)差，哪怕遠(yuǎn)程辦公溝通效率打了折扣，戰(zhàn)“疫”團(tuán)隊(duì)還是迅速組織了起來(lái)，首批規(guī)模就達(dá)上百人。

雖然臨時(shí)來(lái)重任，但依圖平時(shí)的技術(shù)底子打的穩(wěn)，在此時(shí)發(fā)揮作用。

石磊說(shuō)，因?yàn)橐缊D團(tuán)隊(duì)平時(shí)積累了良好的協(xié)作默契，團(tuán)隊(duì)之間分工明確，在遠(yuǎn)程辦公受限的條件下，還是實(shí)現(xiàn)高效的信息傳遞。

不同地區(qū)、不同條件，不同崗位，沒(méi)有成為問(wèn)題。

更大的挑戰(zhàn)，其實(shí)是在技術(shù)、產(chǎn)品層面。

那時(shí)疫情挑動(dòng)了全社會(huì)的神經(jīng)，AI產(chǎn)品投入一線，當(dāng)然是越快越好。

但一方面相關(guān)數(shù)據(jù)有限，另一方面，醫(yī)院一線抗疫工作繁忙緊張，在高壓的工作態(tài)勢(shì)下，沒(méi)有時(shí)間留給AI系統(tǒng)在實(shí)踐中去打磨，更不能像日常產(chǎn)品研發(fā)一樣，指望醫(yī)生在工作之余對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)反饋。

石磊提到，面對(duì)這樣艱巨任務(wù)，依圖此前著力攻關(guān)的小樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練技術(shù)就發(fā)揮了作用。

醫(yī)療場(chǎng)景本身就是一個(gè)樣本量相對(duì)小，個(gè)體差異比較大的特殊場(chǎng)景。依圖很早就開(kāi)展了技術(shù)攻關(guān)，將小樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練，遷移、增強(qiáng)算法作為技術(shù)攻關(guān)和技術(shù)儲(chǔ)備的重點(diǎn)。

另外，敏捷開(kāi)發(fā)、快速迭代的開(kāi)發(fā)模式，也給研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出了更高的要求：團(tuán)隊(duì)必須具備快速學(xué)習(xí)的能力，在平時(shí)對(duì)臨床需求的積累之上，跟上疫情發(fā)展的變化，快速迭代產(chǎn)品。

得益于依圖醫(yī)療團(tuán)隊(duì)深厚的醫(yī)學(xué)背景——石磊本人就是醫(yī)學(xué)博士、肺癌診治技術(shù)研究中心專(zhuān)家——以及依圖在醫(yī)療AI領(lǐng)域的深厚積累，在醫(yī)生用很短的時(shí)間把關(guān)鍵信息傳達(dá)出來(lái)之后，依圖方面能快速理解領(lǐng)會(huì)，從而指導(dǎo)、迭代產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

最終，短短4天之后，抗疫以來(lái)第一套AI影像系統(tǒng)，正式投入一線使用，而且效果卓絕、反饋很好。

但石磊也回憶說(shuō)，疫情之下，產(chǎn)品打造之后的“部署”，一度也帶來(lái)新挑戰(zhàn)。

那時(shí)候，各地都已啟動(dòng)疫情一級(jí)響應(yīng)，交通管制給前場(chǎng)部署造成了一定的困難。特別像在武漢，依圖沒(méi)有辦法像往常一樣，把服務(wù)器拉到現(xiàn)場(chǎng)去部署。

幸好之前業(yè)務(wù)落地中積累的底子，再次發(fā)揮作用，讓依圖實(shí)現(xiàn)了快速部署、遠(yuǎn)程部署。

主要從三大方面：

一是平臺(tái)化方式部署；

二是集成功能，也就是說(shuō)，新增的任何功能都必須和原有平臺(tái)契合，像積木一樣能夠即插即用；

三是與醫(yī)院、政府緊密配合，最大化運(yùn)用自身的異地部署和遠(yuǎn)程維護(hù)能力。

在這樣的技術(shù)積累之下，疫情爆發(fā)后，依圖真正做到了把關(guān)鍵技術(shù)第一時(shí)間應(yīng)用到急需的場(chǎng)景當(dāng)中。

大年三十啟動(dòng)緊急研發(fā)，正月初四即完成新冠肺炎智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)的初版上線，在完成臨床初步驗(yàn)證后，將該系統(tǒng)部署到了疫情防控任務(wù)最為緊急的武漢大學(xué)人民醫(yī)院、華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院、武漢大學(xué)中南醫(yī)院、荊州市第一人民醫(yī)院4家醫(yī)院并上線使用……部署過(guò)程耗時(shí)不到24小時(shí)。

這都是疫情壓力最大一線醫(yī)院，那里的醫(yī)護(hù)人員都在夜以繼日——用生命拯救生命。

石磊透露說(shuō)，依圖醫(yī)療團(tuán)隊(duì)常年與醫(yī)院打交道，對(duì)疫情一線的醫(yī)護(hù)壓力感同身受。

所以在戰(zhàn)疫模式下，團(tuán)隊(duì)員工也像一線醫(yī)護(hù)人員一樣，夜以繼日。

研發(fā)、產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)每天最后的反饋信息，往往都是在后半夜發(fā)出的，戰(zhàn)斗到后來(lái)，甚至變成了凌晨五六點(diǎn)鐘。

其后新一天太陽(yáng)升起，“戰(zhàn)友”補(bǔ)上，交接工作，繼續(xù)推進(jìn)，整個(gè)項(xiàng)目夜以繼日，加上有些同事身處不同時(shí)區(qū)，堪稱(chēng)“日不落”。

苦不苦？苦。累不累？累。

但石磊說(shuō)，沒(méi)有同事多說(shuō)過(guò)一句任務(wù)需求之外的話，“就像在做一件平常的事，每個(gè)人都想為抗擊疫情貢獻(xiàn)一份力量”。

而“貢獻(xiàn)之力”得到一線反饋后，才是更令人動(dòng)容的時(shí)刻。

“全靠依圖活命了”

這次依圖火線抗疫，最終提供的是三大產(chǎn)品方案。

除了依圖醫(yī)療影像AI，還有24小時(shí)在線、提供疫情知識(shí)科普和癥狀自篩查等服務(wù)的小依醫(yī)生。

依圖方面解釋?zhuān)跋馎I不必多言，依圖的技術(shù)和產(chǎn)品落地之前已是業(yè)內(nèi)公認(rèn)領(lǐng)先，但出于疫情防控，依圖還想做得更多。

因?yàn)樵谡麄€(gè)防控場(chǎng)景中，疫情包括醫(yī)院內(nèi)和醫(yī)院外兩個(gè)環(huán)節(jié)：

• 在院內(nèi)，要幫助醫(yī)生提高診療環(huán)節(jié)效率、準(zhǔn)確率；
• 在院外，也要考慮為健康人群進(jìn)行健康教育和宣講，幫助高危和疑似人群進(jìn)行自診和快速判斷，以及隔離管理數(shù)據(jù)的及時(shí)上報(bào)等等。

所以最終一線抗疫，依圖一體三用：一個(gè)AI引擎為核心，三大產(chǎn)品落地。

最終的落地效果和反饋，也讓公司上下激動(dòng)不已。

首先是AI影像系統(tǒng)。

之前已經(jīng)講過(guò)，對(duì)于新型冠狀病毒性肺炎嚴(yán)重程度的分級(jí)及療效評(píng)價(jià)是臨床關(guān)注的重點(diǎn)。定量評(píng)價(jià)有利于醫(yī)生對(duì)于病人病情的評(píng)價(jià)。

而一個(gè)高效準(zhǔn)確的AI系統(tǒng)，能夠真正緩解一線醫(yī)生的壓力，幫助醫(yī)生以更高的效率實(shí)現(xiàn)診斷、評(píng)價(jià)。

于是依圖AI影像系統(tǒng)部署后，通過(guò)AI圖像算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)新型冠狀病毒性肺炎CT影像的智能化診斷與定量評(píng)價(jià)，并對(duì)局部性病灶、彌漫性病變、全肺受累的各類(lèi)肺炎疾病嚴(yán)重程度進(jìn)行分級(jí)。

利用這個(gè)新AI系統(tǒng)，醫(yī)院實(shí)現(xiàn)了病變區(qū)域的自動(dòng)檢測(cè)，在2-3秒之內(nèi)就能完成定量分析——極大提升了精準(zhǔn)定量分析的效率 。

也就是說(shuō)，AI不僅能做定量分析，并且在病人做完CT的第一時(shí)間，AI系統(tǒng)就能判斷出病患是否有肺炎可能，及時(shí)反饋給醫(yī)生。

如此一來(lái)，還避免了病人在醫(yī)院內(nèi)活動(dòng)造成的交叉感染，有利于疫情防控。

另一個(gè)顯著的優(yōu)勢(shì)是，在實(shí)際治療當(dāng)中，新冠肺炎患者2-4天就需要接受一次CT檢查，并進(jìn)行前后CT圖像的比對(duì)，判斷病情發(fā)展。

對(duì)于醫(yī)生而言，這也就意味著要把全肺每一個(gè)病變進(jìn)行前后對(duì)比，非常耗時(shí)費(fèi)力。而AI，則能在很短的時(shí)間內(nèi)完成精準(zhǔn)定量，判斷總體病變變化情況。

當(dāng)然，醫(yī)用系統(tǒng)，不僅要高效，更需要穩(wěn)定可靠。

據(jù)上海市公共衛(wèi)生臨床中心反饋，將依圖AI影像系統(tǒng)與醫(yī)院70多例新冠肺炎病例的病情評(píng)估結(jié)果相比較，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)的定量分析與醫(yī)生的評(píng)價(jià)結(jié)果接近（相關(guān)性研究中R = 0.87，p < 0.001），顯示出了高穩(wěn)定性的診斷質(zhì)量。

而來(lái)自一線醫(yī)生的反饋，則更為生動(dòng)直接。

系統(tǒng)部署完成后，不少醫(yī)生興奮地給依圖反饋：“早來(lái)幾天就好了”、“終于等到你們了”。

甚至——

全靠依圖活命了。

目前，除了疫區(qū)一線里的主要醫(yī)院，依圖為新冠病毒肺炎打造的AI影像系統(tǒng)，還在上海市公共衛(wèi)生臨床中心、上海市第七人民醫(yī)院、溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院、荊州市第一人民醫(yī)院、浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院、四川省人民醫(yī)院等近20個(gè)省級(jí)行政區(qū)50多個(gè)公共醫(yī)療機(jī)構(gòu)完成部署，為每一個(gè)地區(qū)，派去最強(qiáng)醫(yī)療支援。

而小依醫(yī)生和智能刷臉終端，則主要針對(duì)醫(yī)院之外的防疫任務(wù)。

為了滿足爆發(fā)增長(zhǎng)的健康知識(shí)宣教、癥狀自測(cè)、在線分診掛號(hào)等需求，幫助人們快速獲取全面、權(quán)威的新冠肺炎疫情知識(shí)，及時(shí)進(jìn)行自我健康評(píng)估，依圖醫(yī)療迅速研發(fā)上線了新冠肺炎智能鑒別服務(wù)——24小時(shí)在線的智能助手小依醫(yī)生。

小依醫(yī)生，主要將健康人群中的健康教育和宣講，高危、疑似人群的自診和快速判斷，社區(qū)隔離管理信息數(shù)據(jù)的上報(bào)，以及確診病患入院后的銜接，系統(tǒng)地串聯(lián)起來(lái)。

通過(guò)小依醫(yī)生，可以方便查詢疫情相關(guān)信息，進(jìn)行新冠肺炎自診；有就醫(yī)需求時(shí)，能快速查詢附近發(fā)熱門(mén)診；還能進(jìn)行同程患者查詢，小區(qū)疫情查詢，快速進(jìn)入患者求助通道等。

并且，依圖已經(jīng)免費(fèi)開(kāi)放接口，供醫(yī)療機(jī)構(gòu)，尤其是重點(diǎn)疫區(qū)的醫(yī)療機(jī)構(gòu)接入。

此舉亦贏得了各級(jí)政府及衛(wèi)健委等主管部門(mén)的大力支持。

目前，小依醫(yī)生已經(jīng)奔赴大江南北，遍及湖北、上海、遼寧、福建、四川、廣東、河南等十幾個(gè)省市，登陸數(shù)十個(gè)政府官方平臺(tái)及幾十家各級(jí)醫(yī)療機(jī)構(gòu)，助力疫情防控。

此外，依圖智能刷臉終端系列產(chǎn)品也陸續(xù)在各地“上崗”，無(wú)接觸式設(shè)備終端具備測(cè)溫功能及增強(qiáng)戴口罩情況下的人臉識(shí)別，降低人們?cè)诠矆?chǎng)所中接觸傳播感染的可能性。

把社會(huì)擔(dān)當(dāng)寫(xiě)入每一行代碼

在采訪最后， 我們也問(wèn)石磊博士——在這場(chǎng)特殊的項(xiàng)目中，有考慮過(guò)“成本”嗎？

畢竟雖然抗疫是大義，但公司發(fā)展有諸多因素要考量——特別是依圖還是一家創(chuàng)業(yè)公司。

石磊回答果斷：沒(méi)有。

他說(shuō)甚至在我們提問(wèn)之前，他和依圖內(nèi)部，都沒(méi)有考慮過(guò)這個(gè)問(wèn)題，在整個(gè)過(guò)程中，他們想的都是如何利用自己所學(xué)所能，為疫情抗擊提供幫助。

或許也正是這樣的出發(fā)點(diǎn)，讓依圖成為了第一家拿出AI影像方案的抗疫企業(yè)。

其后，阿里達(dá)摩院等更多組織也都參與進(jìn)來(lái)，把AI技術(shù)的力量，部署到了更多醫(yī)院一線，部署到了更廣泛的抗疫防護(hù)中。

在此次疫情中，病毒無(wú)情肆虐，但也讓依圖等AI技術(shù)力量展現(xiàn)出平時(shí)鮮被關(guān)注的那一面。

更多時(shí)候，他們是學(xué)術(shù)的一面、技術(shù)的一面，用產(chǎn)品改變世界的那一面。

但疫情之下，他們把平時(shí)扎實(shí)的技術(shù)快速部署到醫(yī)護(hù)一線，把社會(huì)責(zé)任和道義寫(xiě)入每一行代碼。

抗疫需要什么，他們就打造什么，國(guó)家需要什么，他們就貢獻(xiàn)什么。

AI大者，為國(guó)為民。

如果你還知道此次抗疫中其他技術(shù)之力的故事，也歡迎留言告訴我們?？挂咭欢〞?huì)勝利，終會(huì)春暖花開(kāi)，致敬所有為抗疫貢獻(xiàn)的人們~

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