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近日，ISICDM 2018胰腺CT圖像分割挑戰(zhàn)賽獲獎(jiǎng)團(tuán)隊(duì)名單公布，來自中山大學(xué)計(jì)算醫(yī)學(xué)成像實(shí)驗(yàn)室的蔡官熊、劉守亮、李悅、江杰和郭劍鋒共五位同學(xué)在所有隊(duì)伍中排名第一，榮獲“一等獎(jiǎng)”。
ISICDM 2018胰腺CT分割挑戰(zhàn)賽由ISICDM 2018會(huì)議組委會(huì)聯(lián)合陸軍軍醫(yī)大學(xué)數(shù)字醫(yī)學(xué)研究所和陸軍軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院聯(lián)合主辦，旨在通過挑戰(zhàn)賽的形式為數(shù)字醫(yī)學(xué)產(chǎn)學(xué)研界提供技術(shù)交流和展示的平臺(tái)。
本次大賽于9月20號(hào)開始報(bào)名，內(nèi)容分為初賽和決賽，初賽又分為兩個(gè)階段，初賽第一階段于10月7日到10月9日進(jìn)行，共計(jì)24小時(shí)，初賽第二輪于10月14日上午舉行，共計(jì)4小時(shí)，決賽于10月14日晚舉行。
此次挑戰(zhàn)賽共有40多個(gè)團(tuán)隊(duì)報(bào)名參加。在初賽的第一和第二階段，參賽選手們根據(jù)大會(huì)公開的第一批和第二批測試數(shù)據(jù)分別提交了分割結(jié)果，一共有22個(gè)團(tuán)隊(duì)提交了初賽第一輪和第二輪的分割結(jié)果。
隨后，兩輪初賽的定量評(píng)價(jià)（基于 Dice 值）排名前 10 名的團(tuán)隊(duì)進(jìn)入了10月14日晚的現(xiàn)場決賽。
決賽之夜現(xiàn)場
當(dāng)晚的現(xiàn)場決賽是本次挑戰(zhàn)賽的一大特色，具有很強(qiáng)的實(shí)戰(zhàn)性。挑戰(zhàn)賽組織者現(xiàn)場發(fā)放臨床數(shù)據(jù)，10個(gè)決賽團(tuán)隊(duì)輪流上臺(tái)展示，在臺(tái)上用自備的電腦當(dāng)場測試各自的軟件，并通過投影展示軟件的完整操作過程，一層一層的顯示分割結(jié)果，以便評(píng)委和觀眾能夠仔細(xì)觀察。
醫(yī)生評(píng)委現(xiàn)場點(diǎn)評(píng)，從左到右依次為王霄英教授，佟丹教授和陸菁菁教授
最后，挑戰(zhàn)賽的3位算法評(píng)委和3位影像科醫(yī)生評(píng)委綜合考慮了初賽第一輪和初賽第二輪的定量評(píng)估排名和現(xiàn)場決賽6位評(píng)委的主觀評(píng)估排名之后，評(píng)出了一等獎(jiǎng)1名，二等獎(jiǎng)2名， 三等獎(jiǎng)3名，名單如下：
一等獎(jiǎng)：李悅團(tuán)隊(duì) （中山大學(xué)）
二等獎(jiǎng)：唐曉穎團(tuán)隊(duì) （南方科技大學(xué)）
陳宇飛團(tuán)隊(duì) （同濟(jì)大學(xué)）
三等獎(jiǎng)：陳榮臻團(tuán)隊(duì) （廈門大學(xué)）
余偉團(tuán)隊(duì)（重慶圖矩科技有限公司，重慶大學(xué)）
王一達(dá)團(tuán)隊(duì) （華東師范大學(xué)）
本次胰腺分割挑戰(zhàn)賽兼具專業(yè)性和實(shí)戰(zhàn)性。
專業(yè)性不僅體現(xiàn)在參賽選手的教育背景和專業(yè)水準(zhǔn)上（決賽隊(duì)伍均來自浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)、廈門大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等中國一流高校），也體現(xiàn)在算法和醫(yī)生評(píng)委上。決賽算法評(píng)委包括了電子科技大學(xué)的李純明教授，美國杜蘭大學(xué)的王玉平教授和平安科技美東研究院的呂樂博士。來自北京大學(xué)第一醫(yī)院的王霄英教授，北京協(xié)和醫(yī)院的陸菁菁教授和吉林大學(xué)第一醫(yī)院的佟丹教授則組成了強(qiáng)大的醫(yī)生評(píng)委陣容。
其中，挑戰(zhàn)賽的組織者李純明教授是一位在圖像分割領(lǐng)域很有建樹的專家，他提出過多個(gè)有國際影響力的圖像分割模型與算法，被國內(nèi)外許多科研和工程技術(shù)人員應(yīng)用或作為進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)框架。他以第一作者身份發(fā)表了多篇單篇引用率超過1000次的研究論文，其中兩篇獲得2013年和2015年IEEE信號(hào)處理學(xué)會(huì)最佳論文獎(jiǎng)。他指導(dǎo)學(xué)生開發(fā)的兩個(gè)基于水平集的分割算法在MICCAI(醫(yī)學(xué)圖像分析領(lǐng)域的頂級(jí)國際會(huì)議)的分割挑戰(zhàn)賽上獲得心臟磁共振圖像左心室分割項(xiàng)目的第一名和磁共振圖像大腦感興趣區(qū)域分割項(xiàng)目的第二名。
因此，李純明教授對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的圖像分割挑戰(zhàn)賽的規(guī)則十分熟悉，也了解其中的優(yōu)劣之處，這也促成了此次挑戰(zhàn)賽在賽程和規(guī)則上的改良，加強(qiáng)了比賽的專業(yè)性和實(shí)戰(zhàn)性。
在實(shí)戰(zhàn)性上，參賽隊(duì)伍使用的20例訓(xùn)練數(shù)據(jù)和16例測試數(shù)據(jù)均來自陸軍軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院的真實(shí)臨床數(shù)據(jù)，每一例都包含層厚為2mm和5mm的兩個(gè)增強(qiáng)靜脈期三維CT圖像；并且大賽不允許反復(fù)提交分割結(jié)果，避免了傳統(tǒng)分割挑戰(zhàn)賽中參賽者通過反復(fù)提交結(jié)果刷分?jǐn)?shù)的弊端；初賽和決賽環(huán)節(jié)的每場比賽時(shí)間越來越短，也越來越逼近真實(shí)臨床環(huán)境；在現(xiàn)場決賽環(huán)節(jié)，兩輪初賽總成績前十名的團(tuán)隊(duì)到場，自備電腦連接會(huì)場的大屏幕，評(píng)委和觀眾在臺(tái)下實(shí)時(shí)觀看參賽代表的軟件操作過程，真實(shí)可信。
緊張備戰(zhàn)的決賽選手
其中，從第一輪初賽10月7日發(fā)放數(shù)據(jù)到9日提交分割結(jié)果，共計(jì)24小時(shí)。而第二輪初賽在會(huì)議現(xiàn)場發(fā)放數(shù)據(jù)到提交結(jié)果，整個(gè)處理過程僅4小時(shí)。顯然，第二輪初賽比第一輪在更加緊張，在一定程度上排除了分割后的手工后處理的可能性。因此，初賽的定量評(píng)價(jià)主要參考了第二輪的分割結(jié)果。此外，還可以通過對(duì)比各團(tuán)隊(duì)的兩次初賽的結(jié)果的變化，把第二輪初賽結(jié)果明顯不如第一輪初賽的團(tuán)隊(duì)淘汰出前三名。
大賽獲獎(jiǎng)名單公布以后，雷鋒網(wǎng)第一時(shí)間采訪了來自中山大學(xué)計(jì)算醫(yī)學(xué)成像實(shí)驗(yàn)室的冠軍團(tuán)隊(duì)。
據(jù)了解，中山大學(xué)團(tuán)隊(duì)在比賽前期就做了比較詳細(xì)的分工，隊(duì)伍里的五位同學(xué)各司其職：兩位同學(xué)主導(dǎo)分割后的處理設(shè)計(jì)，其他三位同學(xué)分別負(fù)責(zé)主體分割算法的構(gòu)建，現(xiàn)有算法的復(fù)現(xiàn)和對(duì)比，以及算法的數(shù)學(xué)改進(jìn)。
“明確的分工讓我們效率高了很多?！敝猩酱髮W(xué)團(tuán)隊(duì)向雷鋒網(wǎng)分享到。
決賽現(xiàn)場的中山大學(xué)團(tuán)隊(duì)
在比賽中，大部分團(tuán)隊(duì)使用的都是U-Net網(wǎng)絡(luò)，而中山大學(xué)團(tuán)隊(duì)的優(yōu)勢就在于他們負(fù)責(zé)算法的同學(xué)訓(xùn)練U-Net時(shí)，對(duì)輸出做了一個(gè)比較有創(chuàng)新性的約束，使得結(jié)果更加接近于醫(yī)生看圖時(shí)勾畫的金標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步提高了算法性能。
“現(xiàn)場很多隊(duì)伍都令我們印象深刻，比如同濟(jì)大學(xué)陳宇飛老師帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，現(xiàn)場展示過程中，他們的算法思路非常清晰，可視化界面也做得非常好；廈門大學(xué)的陳榮臻團(tuán)隊(duì)在現(xiàn)場數(shù)據(jù)展示中，分工合作很合理，效率高，結(jié)果處理得也非常好?！敝猩酱髮W(xué)團(tuán)隊(duì)也稱贊了其他隊(duì)伍身上值得學(xué)習(xí)的地方。
最后，談及本次大賽，中山大學(xué)團(tuán)隊(duì)列舉了很多亮點(diǎn)：（1）評(píng)委組成合理?，F(xiàn)場既有來自北京大學(xué)、吉林大學(xué)的資深醫(yī)生評(píng)委從臨床角度對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，還有專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的算法評(píng)委對(duì)算法進(jìn)行評(píng)估，又有企業(yè)代表從產(chǎn)業(yè)界的角度對(duì)成果進(jìn)行指導(dǎo)，評(píng)估角度廣，包括了算法合理性、運(yùn)行時(shí)間、操作難以程度和自動(dòng)化程度等。（2）最終名次的評(píng)估也比較合理。既有初賽的兩次量化結(jié)果，又有決賽現(xiàn)場的主觀打分，進(jìn)行適當(dāng)加權(quán)；（3）賽后會(huì)務(wù)組跟進(jìn)嚴(yán)謹(jǐn)。因?yàn)樾枋褂昧炕脑u(píng)價(jià)指標(biāo)Dice，賽后會(huì)務(wù)組把各個(gè)隊(duì)伍的各自排名和計(jì)算量化指標(biāo)的都進(jìn)行了公開，可以方便參賽團(tuán)隊(duì)驗(yàn)證排名的準(zhǔn)確性。
相比于影響力更大更成熟的國際性人工智能賽事，比如醫(yī)療影像大賽LUNA、機(jī)器學(xué)習(xí)比賽Kaggle和天池醫(yī)療AI大賽，ISICDM雖然是第一次舉辦胰腺CT圖像分割挑戰(zhàn)賽，規(guī)模較小，但專業(yè)性和實(shí)戰(zhàn)性兼?zhèn)洌矠槊髂甑奶魬?zhàn)賽提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
談到胰腺分割挑戰(zhàn)賽的舉辦初衷，本次ISICDM會(huì)議的發(fā)起人和程序主席電子科技大學(xué)李純明教授表示：“首先，挑戰(zhàn)賽可以給產(chǎn)學(xué)研界提供一個(gè)技術(shù)展示的平臺(tái)，讓算法研究的學(xué)術(shù)同行和醫(yī)生和企業(yè)人員了解參賽者的技術(shù)性能。其次，它可以讓算法開發(fā)者有機(jī)會(huì)利用醫(yī)院提供的臨床數(shù)據(jù)‘真刀真槍’的測試算法的性能，并一比高低。最主要的是，我希望能在挑戰(zhàn)賽形式上進(jìn)行一些革新，目的是消除傳統(tǒng)分割算法挑戰(zhàn)賽的一些弊端，力圖讓參賽選手在更公平和更實(shí)戰(zhàn)的環(huán)境下進(jìn)行比賽，展現(xiàn)各自真實(shí)的水平?！?/p>
可以看到，本次大賽很好的詮釋了李純明教授的初心，展望明年的ISICDM分割挑戰(zhàn)賽，李純明教授也表達(dá)了自己的期望：“希望明年的大會(huì)能加大宣傳力度，讓更多的人參與進(jìn)來，還要增加決賽數(shù)據(jù)量，讓比賽結(jié)果更準(zhǔn)確更全面的體現(xiàn)分割算法的性能?！?/p>
據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，2019年的ISICDM挑戰(zhàn)賽會(huì)在今年的基礎(chǔ)上做出多項(xiàng)改進(jìn)，包括：1. 舉辦多個(gè)項(xiàng)目挑戰(zhàn)賽，除了分割比賽，還會(huì)增加檢測和識(shí)別比賽；2. 加大數(shù)據(jù)量，增加不同模態(tài)(CT，MRI，超聲，等等)，不同部位和疾病的臨床數(shù)據(jù)；3. 增設(shè)多項(xiàng)全能分割挑戰(zhàn)賽，讓醫(yī)生提供不同模態(tài)、不同部位和病灶的數(shù)據(jù)，讓參賽者現(xiàn)場對(duì)不類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行分割；4.鼓勵(lì)算法創(chuàng)新，在挑戰(zhàn)賽最終排名上會(huì)把缺乏創(chuàng)新的團(tuán)隊(duì)淘汰出前三名。
同時(shí)，2019年的ISICDM分割挑戰(zhàn)賽將繼續(xù)保持今年挑戰(zhàn)賽的優(yōu)點(diǎn)和特色，邀請(qǐng)更多算法專家和醫(yī)生參與挑戰(zhàn)賽的數(shù)據(jù)收集和手工標(biāo)注，制定賽程和規(guī)則，以及擔(dān)任挑戰(zhàn)賽評(píng)委。目前，已經(jīng)有北京協(xié)和醫(yī)院等國內(nèi)頂尖醫(yī)院的放射科和其它科室的醫(yī)生表示愿意根據(jù)他們的臨床需求，挑選收集相應(yīng)的臨床數(shù)據(jù)用于明年ISICDM挑戰(zhàn)賽，并參與挑戰(zhàn)賽組織與評(píng)委工作，隨著更多專家學(xué)者的加入，相信明年的ISICDM挑戰(zhàn)賽將會(huì)更加精彩，并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的研發(fā)與落地。
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