病理診斷是醫(yī)學(xué)診斷的“金標(biāo)準(zhǔn)”，是醫(yī)生對病人進(jìn)行正確治療的基石。所以，病理醫(yī)生素有“醫(yī)生的醫(yī)生”之稱。但隨著各臨床科室業(yè)務(wù)不斷開展，病理科醫(yī)生收到的需求日益增多。像"大熊貓”一樣稀有的病理科醫(yī)生，希望利用AI技術(shù)，為更多的病人帶來更精準(zhǔn)的診斷。

近日，病理AI領(lǐng)域出現(xiàn)了一項(xiàng)新成果。

華為技術(shù)有限公司與第三方醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)金域醫(yī)學(xué)聯(lián)合宣布，雙方合作研發(fā)的AI輔助宮頸癌篩查模型在排陰率高于60%的基礎(chǔ)上，陰性片判讀的正確率高于99%，陽性病變的檢出率也超過99.9%。

同時(shí)，細(xì)胞病理醫(yī)生鏡下閱讀宮頸細(xì)胞涂片，平均每例要花費(fèi)6分鐘，而這套系統(tǒng)識(shí)別僅需36秒。

為什么要做宮頸癌篩查的病理AI？

此前，雷鋒網(wǎng)曾與301醫(yī)院的病理科副主任宋志剛進(jìn)行過一次采訪。

宋志剛表示，病理診斷依靠顯微鏡下的細(xì)胞形態(tài)，細(xì)胞不同的形態(tài)及不同的組合及排列可能代表不同的疾病。而同一種疾病又有不同的形態(tài)，病理醫(yī)生需要掌握上千種疾病的常見形態(tài)。

因此，病理醫(yī)師的診斷依賴于經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)病理醫(yī)生的周期非常長，從一個(gè)初級診斷醫(yī)生到一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的高年資診斷醫(yī)生大約需要10年時(shí)間。

梁小曼教授是原中山大學(xué)腫瘤醫(yī)院病理科主任醫(yī)師。她說到，中國注冊的病理醫(yī)生不到兩萬人。按照國際標(biāo)準(zhǔn)，每1—2個(gè)病床配置一名病理醫(yī)生的話，這個(gè)缺口在8—10萬。

《2017年24省市自治區(qū)及港澳地區(qū)年宮頸細(xì)胞學(xué)現(xiàn)狀調(diào)查》數(shù)據(jù)顯示，2017年全年國內(nèi)宮頸細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，各科室平均3.7位醫(yī)師從事宮頸細(xì)胞病理診斷，從細(xì)胞學(xué)量和人員配備來看，細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)室的總體規(guī)模較小。

此外，細(xì)胞病理學(xué)的另一大痛點(diǎn)是，醫(yī)生的個(gè)體差異性比較大。“有培訓(xùn)和沒培訓(xùn)的，高年資和低年資的，認(rèn)真看和不認(rèn)真看的，水平相差很大?！?/p>

而放到宮頸癌篩查這一“放大鏡”下，病理醫(yī)生在數(shù)量和能力上的現(xiàn)實(shí)短板顯得更加明顯。

在婦女疾病里面，宮頸癌是發(fā)病率和致死率比較高的一類疾病，每年全世界新增的宮頸癌患者數(shù)量達(dá)到50萬，中國的發(fā)病率占到了26%。

這種疾病的特點(diǎn)在于，早發(fā)現(xiàn)、早治療，可以讓患者的五年生存率實(shí)現(xiàn)大幅度提升。

“國家自2009年開始推行‘兩癌篩查’，截止到2018年，十年間也只篩查了7000萬人，只有21.4%的篩查覆蓋率也體現(xiàn)出病理醫(yī)生的匱乏。而且，要降低宮頸癌的發(fā)病率，至少每3—5年篩一遍，篩查的覆蓋率要達(dá)到80%才有用?！?/p>

大量、優(yōu)質(zhì)病理醫(yī)生的緊缺，讓基層的兩癌篩查工作進(jìn)展異常緩慢。業(yè)界的一個(gè)測算結(jié)果是，如果要完成全國3.51億適齡婦女的兩癌篩查，以目前人工的方式需要18年。

梁小曼說到，宮頸細(xì)胞學(xué)的形態(tài)相對單一、工作量大。從上世紀(jì)90年代開始，國外就已經(jīng)開發(fā)出一些計(jì)算機(jī)軟件，來幫助醫(yī)生閱片。但是，這些軟件一直沒有能夠得到廣泛應(yīng)用?！皬膫?cè)面可以反映出，技術(shù)應(yīng)用到病理領(lǐng)域的艱難。”

AI系統(tǒng)36秒得出結(jié)果

雷鋒網(wǎng)了解到，2018年7月，華為和金域醫(yī)學(xué)正式啟動(dòng)了全面戰(zhàn)略合作，其中一項(xiàng)重要內(nèi)容就是醫(yī)療AI在宮頸癌篩查上的應(yīng)用。

合作方向確定后，金域圍繞該項(xiàng)目組建了團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)的核心是金域的病理醫(yī)生，主要負(fù)責(zé)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集的標(biāo)注和校驗(yàn)。華為云也同步跟進(jìn)，投入了一個(gè)5、6個(gè)人的專家團(tuán)隊(duì)，一起進(jìn)行模型的訓(xùn)練和調(diào)優(yōu)，整個(gè)過程持續(xù)了近一年。

醫(yī)工交叉是醫(yī)療AI行業(yè)的一個(gè)普遍難題。為了能夠給雙方建立一個(gè)很好的對話機(jī)制，金域醫(yī)學(xué)病理中心主任羅丕福博士給華為云的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了為期一周的培訓(xùn)。

華為云AI相關(guān)技術(shù)負(fù)責(zé)人說道，“華為云的團(tuán)隊(duì)一開始并沒有宮頸細(xì)胞病理學(xué)的基礎(chǔ)，但是AI算法需要把專家的經(jīng)驗(yàn)固化到模型里，這個(gè)工作要怎么做，我們和病理專家進(jìn)行了長時(shí)間的探討。”

醫(yī)療AI的訓(xùn)練需要大量優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)。項(xiàng)目帶頭人、金域醫(yī)學(xué)病理中心主任羅丕福博士說，“我們年檢測標(biāo)本量超過6000萬例。截至2018年底，金域?qū)m頸病變檢測中心累計(jì)收到來自全國31個(gè)省市區(qū)的宮頸癌篩查樣本超過4350萬例。”

基于這些樣本，金域醫(yī)學(xué)挑選出近20萬圖像塊進(jìn)行精準(zhǔn)標(biāo)注和AI輔助篩查模型訓(xùn)練，共投入超過30位病理醫(yī)生參與相關(guān)工作，6名高年資醫(yī)生進(jìn)行標(biāo)注，5名細(xì)胞病理專家負(fù)責(zé)審核指導(dǎo)工作。

據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，此次技術(shù)開發(fā)中挑選進(jìn)行模型訓(xùn)練和驗(yàn)證的32000例樣本涵蓋了廣東、廣西、江蘇、山東、四川等多個(gè)省份，年齡與地區(qū)分布均具有普適性，用于訓(xùn)練的陽性數(shù)據(jù)最新包括2019年，最早可追溯到2007年。

如果把AI產(chǎn)品的研發(fā)比作一次火箭的發(fā)射過程，火箭的燃料是數(shù)據(jù)，那么發(fā)射臺(tái)就是AI開發(fā)平臺(tái)。

華為云推出的一站式AI開發(fā)平臺(tái)ModelArts，從標(biāo)注、訓(xùn)練模型、圖片判斷、推理等方面為AI模型的訓(xùn)練和應(yīng)用提供技術(shù)支撐。通過輸入病例圖像，ModelArts采用半自動(dòng)化標(biāo)注的方式對病例圖像進(jìn)行圖像分析，進(jìn)而生成檢測報(bào)告。

華為云AI相關(guān)技術(shù)負(fù)責(zé)人表示，和其他宮頸細(xì)胞學(xué)分析平臺(tái)不同的是，ModelArts提供了一個(gè)圖像塊級別分類的模塊，能夠優(yōu)先識(shí)別陽性細(xì)胞密集的圖像塊，提高算法運(yùn)行的效率。

另外，ModelArts也提供了一個(gè)細(xì)胞級的檢測和識(shí)別模塊，能夠準(zhǔn)確地定位和識(shí)別個(gè)別的陽性細(xì)胞，提高算法判別的精度。

雙方共同的努力也得到了回報(bào)。

目前，雙方已用超過20000例樣本數(shù)據(jù)的驗(yàn)證集，對該AI模型進(jìn)行了驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明，該模型的排陰率為61.9%，陰性片判讀的準(zhǔn)確率高于99%，陽性病變的檢出率超過99.9%。

效率方面，AI系統(tǒng)將細(xì)胞病理醫(yī)生鏡下閱讀宮頸細(xì)胞涂片的平均時(shí)間從6分鐘提高到36秒。通過AI輔助宮頸癌篩查模型判讀速度是人工判讀的10倍。

梁小曼說到，排陰率這個(gè)概念非常有意義?！皩m頸細(xì)胞形態(tài)相對單一，其中90%的宮頸細(xì)胞都呈陰性，對于細(xì)胞學(xué)醫(yī)師來說工作量巨大而且枯燥。排陰率達(dá)到60%意味著AI系統(tǒng)幫醫(yī)生排除60%的陰性樣本，而且準(zhǔn)確率達(dá)到99%，這個(gè)能力比人還強(qiáng)，如果這個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)持續(xù)穩(wěn)定，可以降低醫(yī)生50%的工作量?！?/p>

羅丕福也說到，排陰率越高，節(jié)省人力成本和推廣的程度越大?！拔覀兿Ｍ鸩教岣吲抨幝?，這是一個(gè)硬標(biāo)準(zhǔn)，我們必須保證?！?/p>

AI系統(tǒng)在宮頸癌篩查方面表現(xiàn)出了不俗的實(shí)力。但是一個(gè)現(xiàn)實(shí)情況是，尚無一款醫(yī)療AI產(chǎn)品通過國家藥監(jiān)局（NMPA）三類醫(yī)療器械的認(rèn)證。

李映華表示，目前這個(gè)模型還將繼續(xù)大規(guī)模驗(yàn)證，等到通過國家藥監(jiān)局的審批之后才會(huì)上市推廣?！敖鹩蜥t(yī)學(xué)的計(jì)劃是，一方面進(jìn)行更大范圍驗(yàn)證，保證結(jié)果的穩(wěn)定性和普適性，讓AI系統(tǒng)‘適配’更多的制劑和治療方法。同時(shí)，金域醫(yī)學(xué)也在準(zhǔn)備啟動(dòng)國家藥監(jiān)局（NMPA）的注冊工作?！?/p>

將在更多的亞?？粕线M(jìn)行合作

作為第三方醫(yī)檢行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)，金域醫(yī)學(xué)從2018年開始從只為醫(yī)療機(jī)構(gòu)提供單一的醫(yī)檢外包服務(wù)，向醫(yī)學(xué)診斷信息整合服務(wù)提供商轉(zhuǎn)型。目前已在內(nèi)地及香港地區(qū)建立了37家省級中心醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室，以及由600多名國內(nèi)外病理醫(yī)生加盟組成的病理醫(yī)生集團(tuán)，為超過22000家醫(yī)療機(jī)構(gòu)提供服務(wù)。

2017年7月以來，華為云AI已經(jīng)在10個(gè)行業(yè)、300個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行了探索。除了宮頸癌細(xì)胞病理診斷之外，華為云也在其他醫(yī)療方向進(jìn)行拓展，例如基因檢測、醫(yī)療化驗(yàn)單OCR識(shí)別等。

未來，雙方還會(huì)在在乳腺、消化道、腎臟、血液等亞?？茍鼍?，探索更多應(yīng)用可能。

華為云AI相關(guān)技術(shù)負(fù)責(zé)人認(rèn)為，AI可以在三個(gè)方面發(fā)揮作用：效率提升、專業(yè)傳承和極限突破?！拔覀円Y(jié)合行業(yè)專家的經(jīng)驗(yàn)，選擇行業(yè)痛點(diǎn)的場景切入，利用AI技術(shù)來解決問題，進(jìn)而產(chǎn)生商業(yè)價(jià)值。”

李映華說到，“對于金域來說，這是我們第一個(gè)在細(xì)胞學(xué)AI方面重大成果的分布，我相信，在組織病理、分子病理等其他領(lǐng)域，會(huì)作出更多的探索。”

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