人工智能助攻抗擊新冠肺炎疫情，CT影像AI篩查系統(tǒng)確診率98.3%

在人工智能技術快速發(fā)展的今天，抗擊新冠肺炎疫情同樣可以看到AI的助攻。南開大學計算機學院程明明教授團隊聯(lián)合北京推想科技有限公司研發(fā)的新冠肺炎CT影像AI篩查系統(tǒng)，已在包括湖北在內(nèi)的國內(nèi)40家醫(yī)院應用部署，輔助醫(yī)生開展新冠肺炎快速診斷、程度評估、病程動態(tài)監(jiān)測等工作。截至3月12日，該系統(tǒng)已持續(xù)運行50余天，累計檢測篩查8.1萬病例，協(xié)助醫(yī)生確診新冠肺炎6000余例，系統(tǒng)敏感度（正確確診率）98.3%，特異度（正確排除率）81.7%。該系統(tǒng)完成一個300張CT影像的病例的計算，只需10秒左右。

武漢同濟醫(yī)院醫(yī)生正在使用CT影像AI篩查系統(tǒng)

肺部CT影像是新冠肺炎診斷的重要標準之一。然而，疫情暴發(fā)后，快速增長且基數(shù)龐大的待診病人數(shù)量讓一線醫(yī)生面臨巨大壓力，長時間的連續(xù)工作也直接影響醫(yī)生的診斷效率和準確率。同時，疫情波及地域廣泛，基層醫(yī)院缺乏經(jīng)驗，診斷新冠肺炎同樣面臨嚴峻挑戰(zhàn)。

1月中旬，南開大學與推想科技的聯(lián)合項目團隊深入疫情最為嚴重的湖北省武漢市，第一時間將此前積累的基于肺炎、肺結核CT影像智能識別技術部署應用于武漢市同濟、中南等醫(yī)院，輔助醫(yī)生快速診斷新冠肺炎，并在運行過程中，持續(xù)收集新發(fā)數(shù)據(jù)，不斷優(yōu)化新冠肺炎智能識別與定位性能。

早在2019年初，南開大學與推想科技就開始了人工智能技術用于CT影像診斷的相關研究，在基于CT影像的肺結核識別、肺結節(jié)檢測等方面取得了系列突出成果。他們在所構建的大型實驗數(shù)據(jù)集（超越之前國際最大數(shù)據(jù)集10倍以上）上進行了相關實驗，以生物安全3級實驗室細菌培養(yǎng)6周后得到的確診數(shù)據(jù)作為“金標準”，使基于人工智能技術的CT影像篩查敏感度和特異度的平均值，都超越了三甲醫(yī)院主任級醫(yī)師判斷結果的平均準確率。

“這些研究成果表明，人工智能CT篩查在疾病篩查方面具有巨大潛力。此次新冠肺炎疫情發(fā)生后，武漢等疫情嚴重地區(qū)的醫(yī)院對智能CT篩查的需求陡增，我們的技術正好派上用場。于是，我們馬上和合作企業(yè)一起將它投入到戰(zhàn)‘疫’一線，并在系統(tǒng)運行過程中快速學習、不斷優(yōu)化?！背堂髅髡f。

新冠肺炎CT影像AI篩查系統(tǒng)包括兩大模塊。其中，影像診斷模塊主要基于學習上千例新冠肺炎初診病例數(shù)據(jù)，輔助醫(yī)生提示疑似炎癥區(qū)域。定量分析模塊則參照國家衛(wèi)健委發(fā)布的《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案（試行第七版）》指南要求，計算炎癥侵犯肺部與所在肺葉的體積占比，輔助醫(yī)生判斷新型冠狀病毒肺炎的嚴重程度，并結合以往檢測結果輔助監(jiān)測病程發(fā)展。

該系統(tǒng)主要具有兩大功能：新冠肺炎的快速篩查及預警提示、數(shù)字化精準輔助診斷與病程監(jiān)控。

程明明介紹，該系統(tǒng)處理一個病人的幾十張高清晰度CT數(shù)據(jù)僅需數(shù)十秒，若簡單增加服務器數(shù)量，還可以將速度提升至數(shù)秒以內(nèi)。這就為大量病例數(shù)據(jù)的快速篩查提供了支撐。在發(fā)現(xiàn)疑似病例后，該系統(tǒng)會自動對可疑區(qū)域進行分割，并統(tǒng)計各個肺部解剖結構中肺炎區(qū)域占比的定量數(shù)據(jù)，為醫(yī)生進一步診斷提供重要參考。

此外，除了對當前日期的肺炎情況進行定性和定量的預測以外，該系統(tǒng)也可以自動檢測病人幾天前CT影像中的疑似肺炎區(qū)域。這種自動關聯(lián)的能力，為動態(tài)、精確、量化的監(jiān)控病程，提供了支撐。

“這些智能服務，一方面，大幅降低臨床醫(yī)師及影像醫(yī)師的工作負荷；另一方面，通過大量數(shù)據(jù)學習和減少疲勞診斷提升了醫(yī)生判斷的準確率，也為醫(yī)生提供篩查和動態(tài)病程監(jiān)測的功能?！背堂髅髡f。

在開發(fā)人員與武漢同濟醫(yī)院、中南醫(yī)院的醫(yī)生交流過程中，許多醫(yī)生都認為，CT影像AI篩查技術的臨床應用，可以有效加速篩選“高度疑似肺炎患者”，減少患者的排隊時間和院內(nèi)交叉感染的風險，同時使患者獲得早期診斷和及時治療，改善患者預后和降低病死率；有效緩解檢測資源相對稀缺，醫(yī)師經(jīng)驗不足的基層醫(yī)療機構的診斷壓力；有效幫助醫(yī)生進行患者病程轉歸前后對比，更加準確和快速完成患者的日常診斷評估；有效應用于無癥狀感染者的篩查工作中，減少漏診，助力疫情防控。

“系統(tǒng)投入應用后，我們在運行過程中進一步積累臨床數(shù)據(jù)，并利用這些數(shù)據(jù)持續(xù)提高系統(tǒng)的診斷性能。后續(xù)我們還將進一步提高檢測性能，并提升定位精度，以更好地協(xié)助醫(yī)生做出快速、準確的診斷?！背堂髅髡f。