放射科主任醫(yī)師唐立鈞：人工智能將取代影像科醫(yī)生？AI研究者們都不知道我們在干什么

本文作者：劉偉

2017-09-27 23:00

導語：外界人士和AI醫(yī)療企業(yè)其實并不清楚影像科醫(yī)生到底是如何思考和工作的。

“AI取代影像科醫(yī)生”的言論甚囂塵上，面對大趨勢和來勢洶洶的AI醫(yī)學影像產(chǎn)品，各界專家都表達了自己的觀點和看法。

但作為一個涉及多門學科的難題，任何一方都無法全面地剖析醫(yī)學影像AI。

在日前結(jié)束的圖像計算與數(shù)字醫(yī)學國際研討會（ISICDM2017）上，430多位來自信息科學（含計算機與電子工程等學科）、數(shù)學與醫(yī)學等領(lǐng)域的專家學者與臨床醫(yī)生聚首成都，圍繞人工智能+醫(yī)療、醫(yī)學圖像分析這類話題展開深入的交流與探討。

紐約州立大學的計算機科學與應(yīng)用數(shù)學家顧險峰教授首先深入淺出地介紹了幾何方法在醫(yī)學影像分析中的深刻應(yīng)用，斯坦福大學醫(yī)學物理中心主任邢磊教授高屋建瓴地綜述了放療技術(shù)的歷史與現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)與機遇。

隨后，江蘇省人民醫(yī)院放射科唐立鈞博士做了一期以“影像科醫(yī)生的思維方式”為題目的精彩報告，意在讓算法研究者們理解影像科醫(yī)生做的事情。與此同時，唐立鈞博士也分享了自己對當前醫(yī)療AI的看法，引發(fā)聽眾的強烈反響，報告之后許多理工科專業(yè)人員與唐立鈞博士開展了長達近一個小時的交流，氣氛十分熱烈。

唐立鈞博士認為，雖然目前市場上有這么多AI醫(yī)學影像產(chǎn)品，但它們給放射科醫(yī)生帶來的幫助仍然十分有限，更別說代替影像科醫(yī)生。

之所以會出現(xiàn)這樣的反差，根本原因在于外界人士和AI醫(yī)療企業(yè)并不清楚影像科醫(yī)生到底是如何思考和工作的。影像科醫(yī)生要做的事情其實非常復雜，并非外界所想像的那樣“光看片子就行了”。

以下是唐立鈞博士的報告內(nèi)容，雷鋒網(wǎng)對其做了不改變原意的編輯：

最近很多人都在說，隨著AI技術(shù)的發(fā)展，十年后影像科醫(yī)生將不復存在。但事實上，他們并不知道影像科醫(yī)生是干什么的。不僅醫(yī)院外面的人不知道，很多醫(yī)院里面的人也不清楚，他們連影像科有哪些組成部分、具體做哪些事情都不太了解。下面我就來簡單介紹一下。

醫(yī)學影像的診斷原則

醫(yī)學影像的診斷原則主要有四點：

首先是熟悉正常。

影像科醫(yī)生需要熟悉各種不同的影像檢查技術(shù)。影像技術(shù)分很多種，醫(yī)院里常規(guī)使用的就有超聲、CT、磁共振、PET和核醫(yī)學等。影像科醫(yī)生在做診斷之前，必須熟悉所有這些技術(shù)，以及各種檢查方法的正常影像表現(xiàn)。

其次，影像科醫(yī)生還要熟悉人體各個部位的解剖學變異。因為人跟人之間的差異是巨大的，雙胞胎乃至同卵雙胞胎之間都存在差異，這也正是我們?yōu)槭裁匆蒙疃葘W習和各種數(shù)學模型對人體進行分析的原因。

此外，影像科醫(yī)生還要熟悉不同性別和年齡組的器官和結(jié)構(gòu)之間的差異。比如，一般情況下，男性比女性更加高大，但也有例外的情況，有些女性長得也很高大，反而有些男性長得很嬌小。所以要熟悉不同性別之間的差異。

另外，人類的成長過程中，從孩子到青年、中年、老年，各個器官和系統(tǒng)也在不斷發(fā)生變化。影像科醫(yī)生要知道這是正常的影像表現(xiàn)。

最后，還要熟悉圖像上的偽影。假如你是搞CT和磁共振的，就知道CT和磁共振是根據(jù)loaddata重建出來的影像。重建的過程中有可能產(chǎn)生各種各樣的偽影，這是由機器物理特性造成的偽影。

再比如，早年做胸CT掃描和拍胸片的時候，醫(yī)生會叫病人屏住呼吸，這是為了減少器官運動產(chǎn)生的偽影。作為一個影像科醫(yī)生，你需要熟悉正常的掃描和拍片過程，并在此基礎(chǔ)上解讀偽影。否則就會把偽影當成真實的影像，把它看成病變。

其次，影像科醫(yī)生還要能辨認異常，即能夠發(fā)現(xiàn)受檢器官和結(jié)構(gòu)的形態(tài)變化。

比如，做CT掃描，你要知道器官和組織的密度有沒有發(fā)生變化；做超聲掃描，你要能發(fā)現(xiàn)回聲有沒有變化；做磁共振，要懂得觀察細胞的強度有沒有發(fā)生改變。發(fā)現(xiàn)異常后，你還需要判斷這些異常是否代表了病變。要做到這些，就必須對疾病的病理和生理變化有足夠的了解。

接下來還要分析歸納。

什么叫做分析呢？就是要觀察病變的位置和分布等信息。為什么要觀察這些？因為有些病變，其特征就是發(fā)生在特定的位置，具有特定的分布形態(tài)和病變數(shù)目。另外，不同病變的形狀也不盡相同，有圓形的、片狀的、不規(guī)則的等等。病變的邊緣也有所差異，比如腫瘤。不同腫瘤的生長方式是不一樣的，有些腫瘤長得慢，邊緣就比較光滑；有些腫瘤長得快，邊緣就會產(chǎn)生毛刺；這可以作為區(qū)分良性和惡性腫瘤的依據(jù)。

接下來還要看病變的密度。密度主要是針對CT和X線而言的，指它產(chǎn)生的density。與之對應(yīng)的還有超聲技術(shù)的超聲回波和磁共振技術(shù)的信號強度。

最后還要分析器官的功能變化。比如分析心臟的厚度有沒有變化，收縮和舒張功能分別是怎樣的。心臟又分為四個腔室，右心房、右心室、左心房、左心室，它們的功能分別發(fā)生了哪些變化，也需要一一分析。

臨近組織和器官的變化也值得注意。假如病人的肝臟上長了一顆腫瘤，那么醫(yī)生就要看看他周圍的胃和胰腺有沒有發(fā)生變化。這些都會對醫(yī)生的診斷起到提示作用。

那么，什么叫做歸納呢？就是把前面觀察到的種種影像特征歸納到一起，進行對照、分析和評估，判斷其背后的病理意義和病理基礎(chǔ)，得出初步的診斷結(jié)果。

最后，影像科醫(yī)生還要進行綜合診斷。

有時候僅靠影像特征無法最終判斷病人的病情，這時就需要結(jié)合他的臨床資料進行綜合診斷。比如，我們根據(jù)影像判斷出某個病人可能患了肺癌或肺結(jié)核，同時臨床資料顯示，該病人有低燒、潮熱、消瘦等癥狀，我們就能判斷這個病人患的是肺結(jié)核而非肺癌。

影像學診斷有兩大難點——異病同影和同病異影。異病同影是指不同的疾病在影像表現(xiàn)上是一致的，這時候就需要通過其他方法來鑒別。同病異影則是指，同一種疾病在不同階段的影像表現(xiàn)是不同的。比如常見的肺結(jié)核可以分為四期：原發(fā)綜合征時期，肺門部會出現(xiàn)一個啞鈴狀的淋巴結(jié)腫大；慢慢變成急性肺結(jié)核后，肺部可能會產(chǎn)生一個豎立狀的急性擴散型結(jié)構(gòu)；到了慢性階段和經(jīng)過治療后，則又有可能出現(xiàn)一個空洞型的肺結(jié)核。

此外，并非所有的疾病都有異常的影像表現(xiàn)，有些疾病通過某一種檢查手段是辨別不出來的，需要借助其他手段加以鑒別。

影像學表現(xiàn)主要還是大體的病理表現(xiàn)，如果疾病沒有形成大體的病理表現(xiàn)，影像科醫(yī)生是看不出來的。這就是影像學和病理學的差異。影像科看到的是森林和樹木，病理科看到的則是樹葉。兩者可以是相關(guān)和相鄰的，也可以是不相關(guān)和不相鄰的。

醫(yī)學影像的診斷步驟

前面介紹了影像科醫(yī)生的診斷原則，下面再講講醫(yī)學影像診斷的步驟。醫(yī)學影像診斷的步驟可以分為四個方面：

一．了解影像學檢查的目的。

一個病人到影像科和放射科做檢查肯定是有目的的，影像科的醫(yī)生要知道，病人究竟是帶著什么目的來做檢查的。

假如病人是初診，那么他的目的可能是診斷疾病或者排除疾病。假如病人是治療后來做檢查，那么他很可能是要觀察治療的效果，比如腫瘤經(jīng)過治療后究竟是假的增長，還是真的增長了。

還有一種情況，臨床診斷已經(jīng)明確后再來做影像學檢查，那么它的目的是什么呢？觀察疾病的分期情況，這對治療起著決定性的作用。比如結(jié)腸癌的治療，假如是早期治療，可能在內(nèi)鏡下做一個套切就沒事了；但如果病變已經(jīng)侵害到了基層，治療方法就不同了，需要開腹將腫瘤切除。甚至暫時不能手術(shù)切除，要先做化療，等病灶縮小后再進行手術(shù)。

另外，臨床診斷還不完全清楚的情況下也需要做影像檢查，為診斷提供幫助。

二．選擇合適的影像檢查手段。

針對不同的檢查目的，醫(yī)生選擇的影像檢查手段是不一樣的。醫(yī)生必須明確每種影像檢查手段的成像技術(shù)和檢查方法。

有的病人會抱怨，我到醫(yī)院看病，醫(yī)生連看都不看我，就讓我又做超聲，又做CT。做CT已經(jīng)這么貴了，為什么還要做磁共振？問這種問題的絕對是外行。如果CT能解決所有問題，還發(fā)明磁共振干嘛？如果發(fā)明了磁共振就能解決所有問題，還要發(fā)明PET干什么？

每一種檢查設(shè)備或檢查手段都有其優(yōu)缺點。影像科醫(yī)生必須了解各種檢查手段的技術(shù)、原理和優(yōu)缺點。

三．確定圖像質(zhì)量是否符合診斷要求。

前面提到過，病人來做檢查一定是帶有目的的，這個圖像是否能達到病人的目的呢？如果達不到，就需要再做其他檢查，或者結(jié)合臨床資料。

四．全面觀察，認真分析。

所謂全面觀察，是指要觀察所有體位的圖像。醫(yī)生給病人拍胸部、足部或者膝關(guān)節(jié)的X片，往往不會只拍一個位置，而是會拍正斜位、正側(cè)位，甚至第三個位置。通過各個體位的圖像來觀察其解剖結(jié)構(gòu)和解剖結(jié)構(gòu)的變化。對于CT和磁共振技術(shù)，則需要對所有層面進行觀察。

此外，還需要進行對比觀察。比如，對比不同檢查手段的圖像，觀察CT拍出來的圖像是什么樣的，磁共振拍出來的圖像又是什么樣的。再比如，對比影像的動態(tài)變化。有時候醫(yī)生會告訴病人，過三個月來復查，為什么要復查呢？因為隨著時間流逝，醫(yī)生可以觀察到疾病的變化。比如，在沒有經(jīng)過活檢的情況下，如何診斷肺癌呢？方法之一就是動態(tài)觀察，通過三個月或者半年的隨訪復查來對比它有沒有增長或縮小。肺癌有特定的倍增時間，這里需要用圖像分割技術(shù)來準確判斷它的倍增時間，從而診斷它到底是不是肺癌。

全面觀察異常的大小、數(shù)目和范圍，并初步分析其是否屬于同一種疾病的病理表現(xiàn)后，醫(yī)生還需要結(jié)合臨床資料做進一步判斷。什么是臨床資料呢？臨床資料包含病人的年齡、性別、職業(yè)史、接觸史、生長和居住地、家族史、癥狀、體征、檢查結(jié)果等信息。

我們知道，不同年齡和性別的人群，其好發(fā)疾病類型是不一樣的。比方說，醫(yī)生在病人的肺門部分發(fā)現(xiàn)了腫塊，首先要看病人的年齡，如果病人是個小孩，那么他患的可能是肺結(jié)核、白血病或者淋巴瘤；如果病人是老年人，醫(yī)生就應(yīng)該警惕這是不是肺癌。再比如，干細胞癌好發(fā)于男性，干細胞腺癌——尤其是膽管癌，則好發(fā)于女性。

職業(yè)史和接觸史是如何影響診斷結(jié)果的呢？

職業(yè)史。假如一個礦工——尤其是矽礦的礦工，肺部出現(xiàn)了小結(jié)節(jié)，醫(yī)生就需要考慮到這可能是職業(yè)病的表現(xiàn)。

接觸史。假如一個病人從非洲的埃博拉病毒流行區(qū)域回來后發(fā)燒了，醫(yī)生首先就要想到，病人可能感染了埃博拉病毒。

生長地和居住地。西北牧區(qū)是包蟲病的多發(fā)地帶。假如某個居住在牧區(qū)里的病人出現(xiàn)了肝臟腫塊，醫(yī)生就需要考慮他是不是可能患了包蟲病。

家族史對疾病的診斷也非常重要。我們都知道，很多疾病是天生的，和基因有關(guān)。雖然并非你攜帶了某種基因就一定會發(fā)病，因為遺傳病還涉及顯性遺傳和多個基因協(xié)同作用，但醫(yī)生在做診斷時經(jīng)常要考慮這方面的因素。比如某個患有多囊腎的家族，其后代的腎臟上出現(xiàn)了多個囊性的改變，醫(yī)生就需要考慮他患有多囊腎的可能性。多囊腎很可怕，沒法治，是天生的。

臨床的癥狀體征和隨時檢查，是醫(yī)生進行影像診斷的主要參考依據(jù)。這些資料可以支持也可以否定醫(yī)生的影像學診斷。

比如醫(yī)生給病人做CT或者胸部X線檢查，發(fā)現(xiàn)了亞斷或者肺亞斷這樣的滲出性病變，根據(jù)影像診斷，醫(yī)生判斷這個病人很可能得了肺炎。但他臨床上并沒有急性炎癥的表現(xiàn)，體溫和血象都沒有升高，醫(yī)生就不能做出“這個病人患了肺炎”的最終診斷。相反的，由于這個病人有突發(fā)的胸部病史和下肢的身體血栓，醫(yī)生需要考慮，是不是病人下肢深靜脈的血栓脫落跑到了肺動脈里，引起了肺栓塞。

肺炎和肺栓塞的治療是完全不同的。肺部感染只需要抗感染就可以了，肺栓塞則兇險得多，急性肺栓塞嚴重時可能導致病人猝死。