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醫(yī)療AI 正文
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醫(yī)學(xué)影像AI新晉IEEE Fellow「大論道」:后深度學(xué)習(xí)時代的記錄、風(fēng)向與產(chǎn)學(xué)思考

本文作者: 劉海濤 2022-01-13 14:57
導(dǎo)語:后深度學(xué)習(xí)時代,技術(shù)不再高冷,接地氣的AI才有廣泛的應(yīng)用,調(diào)參、刷榜、追熱點,注定無法完整的研究體系。想做出重要的學(xué)術(shù)工作,既要頂天,也要立地,跳出自己的視野。

一個不爭的事實是,在醫(yī)學(xué)影像分析領(lǐng)域,華人學(xué)者的影響力越來越大。

近三年(2019、2020、2021),先后有六位該領(lǐng)域的華人學(xué)者當(dāng)選IEEE Fellow(一年IEEE約有250名左右的Fellow產(chǎn)生,相當(dāng)于會員總數(shù)的0.1%)。

IEEE全稱是電氣與電子工程師協(xié)會,醫(yī)學(xué)影像作為其中相對“小眾”的一個類別,獲此殊榮殊為不易。

論文的接受數(shù)量,也進一步佐證了這一現(xiàn)象。

2019年,華人學(xué)者沈定剛教授成為MICCAI大會主席,他曾以MICCAI為例,向雷峰網(wǎng)(公眾號:雷峰網(wǎng))分享過一組數(shù)據(jù):

在相當(dāng)長的一段時間里,國內(nèi)(包括香港)每年有十篇左右的文章會被(MICCAI)接收,比例只有3%-4%。

但這個現(xiàn)象在2019年完全不同——亞洲的錄取文章比例已經(jīng)達到37%(美洲為36%,歐洲為26%),超過了美洲。在亞洲的錄取文章里,絕大多數(shù)(150篇左右)來自于中國。

在兩年后的今天,這種學(xué)術(shù)趨勢越來越明顯。對學(xué)者而言,如何做出有水平的研究成果,實現(xiàn)高效的產(chǎn)研轉(zhuǎn)化進而造福人類,是畢生的追求。

近日,由雷峰網(wǎng)與圖像計算與數(shù)字醫(yī)學(xué)國際研討會(ISICDM)聯(lián)合主辦的"IEEE Fellow圓桌對話",邀請了近三年來當(dāng)選IEEE Fellow的五位學(xué)者,圍繞醫(yī)學(xué)影像產(chǎn)學(xué)研融合的話題進行了深入探討。

中國科學(xué)院自動化所研究員蔣田仔

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)講席教授暨生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院創(chuàng)始執(zhí)行院長周少華

電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院教授李純明

東南大學(xué)腦科學(xué)與智能技術(shù)研究院創(chuàng)院院長彭漢川

騰訊天衍實驗室主任鄭冶楓

圓桌由南方醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院的馮前進院長擔(dān)任主持;MICCAI 2019大會主席、上??萍即髮W(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院創(chuàng)始院長沈定剛教授進行致辭,對青年AI學(xué)術(shù)人的治學(xué)提出了諸多建議。(文后附致辭詳細(xì)內(nèi)容)

以下是圓桌論壇的現(xiàn)場內(nèi)容,雷峰網(wǎng)《醫(yī)健AI掘金志》做了不改變原意的編輯和整理:

醫(yī)學(xué)影像AI新晉IEEE Fellow「大論道」:后深度學(xué)習(xí)時代的記錄、風(fēng)向與產(chǎn)學(xué)思考

南方醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院院長  馮前進

馮前進:近年來,越來越多華人在醫(yī)學(xué)影像分析領(lǐng)域做出了杰出成就而當(dāng)選IEEE Fellow,包括在座各位專家。請大家談?wù)効蒲械慕?jīng)驗與感想,如何做高水平、有影響力的學(xué)術(shù)研究?

蔣田仔:每個人對高水平定義肯定不一樣,我覺得對這個領(lǐng)域或社會有意義的事,才是高水平。

我原來搞數(shù)學(xué),從本科、博士都是學(xué)數(shù)學(xué),后來做腦科學(xué),從2000-2010年這十年基本上以寫論文為主,發(fā)表了很多論文,卻不能解決現(xiàn)實問題。

我們申請科技部“973項目”的時候,分析了以前的問題。

發(fā)現(xiàn)腦科學(xué)研究缺乏一個靠譜的腦圖譜,所以,我們的項目設(shè)計了有三個主題:腦圖譜、腦連接、疾病的腦網(wǎng)絡(luò)表征。

該項目繪制的“腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜”臨床影響就很深遠(yuǎn),因為有很多臨床應(yīng)用場景,包括精準(zhǔn)診療的生物標(biāo)志、治療和調(diào)控靶區(qū)等等。

周少華:我非常同意蔣田仔教授觀點。我博士做人臉識別,后來“誤打誤撞”加入西門子醫(yī)療開始醫(yī)學(xué)影像的研究,研究了很多來自臨床實踐的問題。

我覺得臨床實踐才是醫(yī)學(xué)影像研究比較好的途徑,因為實際臨床問題是重要的問題來源。

真的能解決某個臨床問題、做出有影響力的工作才是高水平。

李純明:我結(jié)合個人背景談一下我的看法,我本碩都是數(shù)學(xué),雖然博士讀的是電子工程,后來一直在工科領(lǐng)域工作,但還是受數(shù)學(xué)影響比較深一點。所以我的研究偏數(shù)學(xué)一些,看法可能有些偏頗。

針對做算法的文章來講,我認(rèn)為一篇有長久影響力的論文應(yīng)該具備以下四個特征:

第一,創(chuàng)新性。首先是文章的創(chuàng)新性,所提出的方法要新穎獨特,這樣才能成為作者的一張名片。

第二,有效性。文章里的實驗結(jié)果首先要可復(fù)現(xiàn),而且要有優(yōu)勢,至少在某些方面要優(yōu)于其它方法。

第三,理論性。文章要有很好的理論支持,在理論層面或數(shù)學(xué)模型上就能夠清晰地解釋方法的工作機制,這樣才能讓人知其然,還知其所以然,讓人心服口服,產(chǎn)生更深遠(yuǎn)的影響力。

第四,簡潔性。文章的數(shù)學(xué)模型、公式和算法的表達都要盡可能簡潔。

因為簡潔可以讓很多人在此基礎(chǔ)做進一步研究,用起來更方便,容易讓別人在你工作的基礎(chǔ)上做進一步的研究,也更容易被記住。一篇經(jīng)典的論文或一個fundamental的貢獻往往具有簡潔性。

現(xiàn)在很多深度學(xué)習(xí)論文的同質(zhì)化比較嚴(yán)重,就是創(chuàng)新性不高,即不滿足第一條特征,而且大部分論文也不具備第三條和第四條特征,往往只靠第二條。

即只依靠在某個數(shù)據(jù)集上的實驗結(jié)果取勝,就是人們常說的“刷分?jǐn)?shù)”,但因為缺乏理論性而不能讓人心服口服,也許換一個數(shù)據(jù)集結(jié)果就分?jǐn)?shù)很差。

而且,一個方法在某個數(shù)據(jù)集的挑戰(zhàn)賽上得了第一名,也許第二天就被別的方法比下去了,很難維持長久的影響力。

彭漢川:蔣田仔教授他們一直都是體量比較大的項目,比較容易看到臨床的巨大需求。但許多研究相對比較小眾,項目曝光不大。

這種情況下怎么才能做出被大家關(guān)注的工作?

我曾經(jīng)長期研究人工智能項目,博士后階段后才開始做放射科學(xué)、醫(yī)學(xué)影像技術(shù)、從事臨床相關(guān)的數(shù)據(jù)挖掘。

后來,在2002年接觸了新興的基因組、基因表達研究,還有單細(xì)胞影像數(shù)據(jù)等等,逐步意識到,生命科學(xué)影像數(shù)據(jù)可以比傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像數(shù)量級大很多,迫切需要新方法新系統(tǒng)。

2005年左右,這些研究的數(shù)據(jù)集進一步擴大,于是我嘗試了很多方法學(xué)創(chuàng)新,其中也借鑒醫(yī)學(xué)影像方法改進,但大量創(chuàng)新研究導(dǎo)致了全新的多維影像大數(shù)據(jù)平臺并得到越來越廣泛應(yīng)用,現(xiàn)在也開始對醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)處理產(chǎn)生了一些促進作用。

所以個人體會是,若想做出重要工作,需要經(jīng)常跳出自己的視野,經(jīng)常做一些跨界性研究,這個過程中會做很多不一樣的工作,產(chǎn)生不一樣的成果。

因此,我并不特別關(guān)注怎么做出高水平、有影響工作,而是如何在不同領(lǐng)域中使工作更有趣,同時把這些信息傳遞給合作伙伴,讓大家慢慢把研究做起來,這樣很多所謂的高水平工作就會自然產(chǎn)生。

鄭冶楓:我在工業(yè)界工作了十幾年,和周少華老師在西門子美國研究院共事十幾年,工業(yè)界和學(xué)術(shù)界研究不太一樣。

學(xué)術(shù)界比較自由,瞄準(zhǔn)有意義的方向就容易出成果。但工業(yè)界沒有太多自由,但好處是課題都是臨床實際問題,都是醫(yī)生迫切需要解決的好問題。

研究目標(biāo)就是解決這些需求,所以我們被逼著死磕這些問題,確實有些問題很重要,但解決起來非常難,一旦解決就能推進技術(shù)發(fā)展。

例如,我曾用五六年研究如何從CT抽取冠狀動脈,冠狀動脈非常細(xì),只有CT分辨率才能看清楚血管是否被堵住,想要解決非常難。

當(dāng)時,我們參考了學(xué)術(shù)界方法,引入機器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí),得到比較好的結(jié)果。

馮前進:深度學(xué)習(xí)興起后,醫(yī)學(xué)影像AI領(lǐng)域涌現(xiàn)一大波論文,這些論文與前深度學(xué)習(xí)時代論文相比有哪些不同?傳統(tǒng)方法該何去何從?

鄭冶楓:深度學(xué)習(xí)出來之后,最近5、6年所有方法都被深度學(xué)習(xí)覆蓋,已經(jīng)很難看到傳統(tǒng)方法,我不希望某種方法一統(tǒng)江湖,壓抑其他方法改進。

例如,現(xiàn)在模型越來越大,達到千億、萬億級別參數(shù)的模型。搞得許多研究機構(gòu)根本跟不上,像GPT那種需要幾百、幾千個GPU訓(xùn)練的模型,大部分實驗室都沒有這樣的條件。

而且這種數(shù)據(jù)堆砌的方法不適用所有領(lǐng)域,例如醫(yī)學(xué)影像沒有那么多優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù),幾千個數(shù)據(jù)就是很大的數(shù)據(jù)集,這種情況下我會更聚焦算法創(chuàng)新。

除此之外,深度學(xué)習(xí)時代還有很多同質(zhì)化現(xiàn)象,許多研究只是在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上做微調(diào),這不是一個好的現(xiàn)象,研究方式手段還要豐富多彩。

在深度學(xué)習(xí)如此火熱的當(dāng)下,之前舊的方法還是有很多可以探索的地方。之前我們更依賴于先驗知識,而不是數(shù)據(jù),用先驗經(jīng)驗設(shè)計模型,現(xiàn)在靠數(shù)據(jù)、靠模型,這不太一樣。

我最近就在研究把傳統(tǒng)方法和深度學(xué)習(xí)結(jié)合,在數(shù)據(jù)量比較少的情況下提高準(zhǔn)確率。

比如,傳統(tǒng)的字典學(xué)習(xí)是生成模型,一般優(yōu)化重建圖像的損失,而在測試階段是作為分類模型使用的,訓(xùn)練目標(biāo)和測試目標(biāo)不一致。

將字典學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)結(jié)合,我們可以做到端到端學(xué)習(xí),訓(xùn)練和測試的設(shè)置一致,可以提高準(zhǔn)確率。我們將這個方法用于CT圖像去金屬偽影,取得不錯的效果。

最近幾篇論文都是這個方向,因此我還是希望傳統(tǒng)方法能和機器學(xué)習(xí)有機結(jié)合起來,發(fā)揮兩者優(yōu)點。

醫(yī)學(xué)影像AI新晉IEEE Fellow「大論道」:后深度學(xué)習(xí)時代的記錄、風(fēng)向與產(chǎn)學(xué)思考

中國科學(xué)院自動化所研究員   蔣田仔

蔣田仔:深度學(xué)習(xí)只是一種方法,很多人把深度學(xué)習(xí)當(dāng)作人工智能,認(rèn)為人工智能就是深度學(xué)習(xí)。我覺得這值得思考,甚至要潑一些冷水。

2006年深度學(xué)習(xí)出來的時候,我就叫學(xué)生看了,但用處不明顯。因為深度學(xué)習(xí)需要大量高質(zhì)量、有標(biāo)簽的數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)和人工要求都非常大,當(dāng)時還不滿足條件。

后來的深度學(xué)習(xí)越來越熱是因為許多主要領(lǐng)域都有了數(shù)據(jù)積累。

即便如此,我還是要持不同的看法,很多問題是深度學(xué)習(xí)無法解決的,例如腦疾病問題需要最后追溯到哪個腦區(qū)和網(wǎng)絡(luò)的損傷形成的,一般深度學(xué)習(xí)做不到,需要傳統(tǒng)方法給臨床提供一些幫助。

所以,未來也許有會出現(xiàn)深度學(xué)習(xí)更好的方法,但每個方法都有其優(yōu)缺點。

彭漢川:我是1994年開始學(xué)習(xí)和使用人工智能包括很多人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型等,用了8年時間在早期先驅(qū)的原始代碼上做各種實驗也提出了一些新方法。

后來有幸又和做Bayesian Networks的首個學(xué)習(xí)算法提出者合作兩年,做了醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)挖掘的研究,之后大約進行了近20年的生物影像信息學(xué)大數(shù)據(jù)新領(lǐng)域的開拓和研究。

針對主持人的問題,我現(xiàn)在認(rèn)為當(dāng)今腦科學(xué)、生命科學(xué)研究和深度學(xué)習(xí)有很大關(guān)系。

現(xiàn)在,許多研究都已經(jīng)可以用Deep learning解決方案,確實在很多工作中取得很好效果。對此,還是應(yīng)該保持歡迎趨勢而不是抗拒。

學(xué)術(shù)圈一種觀點認(rèn)為,這雖然叫深度學(xué)習(xí),但不一定有“深度”。但深度學(xué)習(xí)好不好,還需要看應(yīng)用場景。

例如,通過數(shù)據(jù)集成,在單個顯卡訓(xùn)練或運算就能達到前所未有的效果,對學(xué)術(shù)研究是利好的,沒必要拒絕。

另一方面,我們也注意到醫(yī)學(xué)影像等現(xiàn)實需求中有大量問題,并不適用于深度學(xué)習(xí)方法。

例如,數(shù)據(jù)傳輸問題就不能被簡單使用分類策略解決,數(shù)據(jù)可視化和標(biāo)注也需要使用特定策略,不能簡單套用所謂深度學(xué)習(xí)的框架。

實際上,一套醫(yī)學(xué)影像AI系統(tǒng)不只是有深度學(xué)習(xí)模塊,還有結(jié)果驗證、校驗、可視化、再編輯等等問題,需要一整套系統(tǒng),而不是只是中間某個特定分類問題。

根據(jù)應(yīng)用場景,我們可能不會只使用深度學(xué)習(xí)這一類方法;能解決問題同時又較少帶來新問題的方法是最好的方法。

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電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院教授   李純明

李純明:我想說的有兩點。

第一,現(xiàn)在的深度學(xué)習(xí)文章或方法同質(zhì)化比較嚴(yán)重,大家可能覺得每個文章都能提出創(chuàng)新點,但方法上都大同小異,同質(zhì)化比較嚴(yán)重,大批文章都比較類似。

同質(zhì)化也造成一個很嚴(yán)重的審稿問題:要拒就全部拒,要接受就全部接受,許多文章貌似有道理,就被成批成批錄用。

這樣會出現(xiàn)一個惡性循環(huán),文章一多,審稿的需求就增加,帶來素質(zhì)較差的審稿人。

第二,審稿人的不專業(yè),許多本科生都來發(fā)頂刊文章,進入學(xué)術(shù)界,這些人進來之后就導(dǎo)致很多不好,水平比較差或沒創(chuàng)新的文章被錄用進來,產(chǎn)生惡性循環(huán)。

這和十幾年前的學(xué)術(shù)界很不一樣,當(dāng)時的文章都比較注重理論創(chuàng)新,要有所突破。當(dāng)然,其中也有人刻意加很多數(shù)學(xué)公式,把文章搞得很復(fù)雜,導(dǎo)致審稿非常困難,和現(xiàn)在正好相反。

周少華:我再補充一點,過去研究的很多都是臨床問題,這些問題從更大層面角度都是刻劃數(shù)據(jù)的分布問題。

我認(rèn)為,深度學(xué)習(xí)是目前發(fā)現(xiàn)的一個最好的方法,過去的先驗知識,或其它傳統(tǒng)方法也都是數(shù)據(jù)分布的刻劃,這一點上深度學(xué)習(xí)或許是一個最完美的手段。

當(dāng)然,我也不喜歡模型變得越大越深,這讓很多研究人員的工作越來越困難,所以深度學(xué)習(xí)還有很多問題,例如無法解決數(shù)據(jù)少的問題。

例如醫(yī)學(xué)影像即使使用分布遷移的手段,也可能面臨魯棒性問題,讓之前的努力都前功盡棄。

馮前進:在產(chǎn)學(xué)研融合方面,醫(yī)學(xué)影像分析是一個交叉性質(zhì)十分鮮明的學(xué)科,需要與醫(yī)生進行廣泛、深入的交流,要將一個好的模型轉(zhuǎn)化為醫(yī)生使用順手的工具有很長的路要走,能否分享你們與醫(yī)生合作印象較深的案例?

彭漢川:醫(yī)生本身也需要很多科研需求,希望借助新方法在臨床樣本上看到不太一樣的東西。

例如,醫(yī)生需要利用自己的知識找到特定的數(shù)據(jù)樣本或臨床樣本并記錄下來,這就是一個標(biāo)注,和樣本分類的需求,具體可分為幾個方面:

第一,對二維數(shù)據(jù)進行快速標(biāo)注,這方面的工具有很多,需求和開發(fā)都比較簡單;

第二,三維或多維影像的數(shù)據(jù)的標(biāo)注,需要開發(fā)全新的算法。傳統(tǒng)處理三位數(shù)據(jù)標(biāo)注需要逐層處理,但一張一張來做的話速度很慢,效率低下。

效率更高的方法是通過工具把三維或多維數(shù)據(jù)在三維或多維環(huán)境中進行直接標(biāo)注。

這在生命科學(xué)領(lǐng)域是一個很常見的問題,我的小組十幾年前就做這方面工作,開發(fā)世界上第一套三維“虛擬手指”系統(tǒng)讓使用者(包括醫(yī)生)能夠有效對三維影像數(shù)據(jù)進行快速標(biāo)注,不需要單獨逐層處理,得到越來越廣泛的應(yīng)用。

8年前我們又開始做虛擬現(xiàn)實工作,結(jié)合云計算把使用者和觀察者放到海量數(shù)據(jù)中間,做出這個領(lǐng)域的世界第一套標(biāo)注系統(tǒng)。

相信這樣的系統(tǒng)未來會有很大應(yīng)用,例如元宇宙,在虛擬世界里加入各種各樣反饋,讓場景變得更加生動有趣。

我們的系統(tǒng)也可以做類似開發(fā),讓影像科醫(yī)生更加快速準(zhǔn)確地產(chǎn)生診斷報告,將各種需求、研究和實際使用者聯(lián)系起來,產(chǎn)出實際價值。

蔣田仔:這是我選擇回國的主要原因之一,和醫(yī)生合作是中國的一個優(yōu)勢。

我回國這20年時間里,一直都是和醫(yī)生打交道,這讓我能知道哪些工作是有價值的,哪些工作是沒價值。

所以我最開始做973項目的時候,直接就選擇了神經(jīng)精神疾病作為應(yīng)用場景,雖然這件事到現(xiàn)在還沒有在臨床應(yīng)用,可能有幾點原因:

第一,沒有靠譜的圖譜,所有人都拿著以前的圖譜做牽強解釋;

第二,缺乏大數(shù)據(jù),精神疾病往往有不同亞型,精神分裂癥也有不同亞型。

過去的一篇文章一共就二十個樣本,如果分成不同亞型,一種亞型就只有幾個樣本。所以,從科研角度好像有一些進展。但對于臨床醫(yī)生來說,根本沒意義,樣本量太小。

所以,醫(yī)學(xué)影像的科研,一定要通過和醫(yī)生合作,了解他們的反饋和需求,調(diào)整自己的研究方向,盡量滿足臨床需要。

李純明:我在這方面比較沒有發(fā)言權(quán),因為我過去的研究更偏向算法。

我覺得和醫(yī)生合作,不能只是把他們看作提供數(shù)據(jù)的來源, 要求他們?nèi)プ鲆恍?biāo)注就到此為止,后面自己做,然后發(fā)文章;這樣的研究既沒有利用醫(yī)生知識,也沒有解決他們臨床上的需求。

醫(yī)學(xué)影像AI新晉IEEE Fellow「大論道」:后深度學(xué)習(xí)時代的記錄、風(fēng)向與產(chǎn)學(xué)思考

騰訊天衍實驗室主任   鄭冶楓

鄭冶楓:我過去幾十年都一直在工業(yè)界,參加了幾個產(chǎn)品開發(fā),這些產(chǎn)品最后也都在醫(yī)院落地,有機會去看看醫(yī)生的使用情況和收集反饋。

所以我也列舉一個親身的案例——當(dāng)時在西門子開發(fā)的一個主動脈瓣膜微創(chuàng)置換手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)。

這個手術(shù)非常復(fù)雜,過去死亡率達到10%。主動脈瓣膜是一個單向流動的閥門,如果鈣化以后就會導(dǎo)致閥門關(guān)不嚴(yán),血液回流,最終導(dǎo)致全身缺血,嚴(yán)重到一定程度就需要置換。

這個手術(shù)以前都需要開胸,把心臟打開,瓣膜縫進去,操作風(fēng)險非常高。

在2009年以后,開始用微創(chuàng)的方法,在一根管子前方放置一個小瓣膜,從大腿根部動脈插進去,回溯到瓣膜位置,之后用氣球?qū)⑷斯ぐ昴伍_,替代掉原來瓣膜,整個手術(shù)創(chuàng)傷非常小,死亡率也很低。

但要實現(xiàn)這樣的微創(chuàng)手術(shù),就要能夠在體外重建出體內(nèi)情況,找到瓣膜放置的位置,臨床上過去一直都是通過打造影劑,用X光照射觀察,但是造影劑會對腎臟造成傷害,出現(xiàn)急性腎衰竭的風(fēng)險。

我們了解到這個需求之后,了解到他們需要一個盡量不開X光、不打顯影劑的導(dǎo)航系統(tǒng),來找到瓣膜的位置,什么時候可以放置。

記得當(dāng)時和醫(yī)生溝通了很多次,去了很多家醫(yī)院參觀,甚至穿著鉛衣還觀看了幾次真正的手術(shù)。

最后得出的方案是將X光機繞病人旋轉(zhuǎn)一圈,生成一個CT,之后實時通過算法將瓣膜圖像重建,抽取出來,滿足在不打造影劑的情況下,就讓醫(yī)生知道人工瓣膜是不是在一個合適且匹配的位置,最后就可以撐開安裝;

這是非常關(guān)鍵的,因為瓣膜置換只能做一次,如果放置不好,就需要轉(zhuǎn)成開胸手術(shù),這樣死亡率又高達10%。

所以從產(chǎn)業(yè)的角度來說,和醫(yī)生交流之后,能夠知道他的需求,什么樣的方案最合適,最后看到產(chǎn)品在臨床應(yīng)用后,會覺得熬了這么多夜做出來的東西確實真實有用,也很有成就感。

馮前進:2020年有多家公司的醫(yī)療AI產(chǎn)品獲得了醫(yī)療器械的三類證,但是這些AI產(chǎn)品的落地能力仍受到質(zhì)疑,這其中有哪些因素導(dǎo)致?產(chǎn)學(xué)研融合的關(guān)鍵是什么?

鄭冶楓:騰訊也是獲得三類證的企業(yè)其中之一,新冠肺炎輔助診斷算法在八月份獲得藥監(jiān)局的NMPA三類證。落地中,我們確實碰到了很多問題,有商業(yè)模式的,也有技術(shù)的。

商業(yè)模式上,國內(nèi)醫(yī)療系統(tǒng)收費模式和國外有差別,例如,影像診斷是和設(shè)備費用打包在一起,并不會獨立算影像診斷費用,因此,我們的AI算法不能獨立收費。

而美國診斷費用和設(shè)備費用是分開的,診斷費用和設(shè)備費用基本等價的,所以美國的人工成本非常高,有一些AI算法可以獨立收費,甚至專門有一個類別可以報銷,但國內(nèi)的AI算法沒法獨立收費。

所以,對醫(yī)院來說購買一個AI產(chǎn)品就增加了一項成本,真正采購的醫(yī)院比較少。當(dāng)然,整體環(huán)境正在改變,收費模式可能也會改變。但就現(xiàn)階段而言,國內(nèi)醫(yī)療AI企業(yè)的商業(yè)模式還有一些困難。

技術(shù)問題上,現(xiàn)在的AI算法只能在幾個特定任務(wù)取得不錯成果,拿證也都是獨立病種一個個審批。

例如肺結(jié)節(jié)、肺炎,但法律要求影像科醫(yī)生閱片將影像中體現(xiàn)的所有疾病都必須在報告中寫出來,例如胸部不只看肺結(jié)節(jié),還有心臟鈣化、骨折、骨瘤等等一系列疾病。

所以這就有一個矛盾,現(xiàn)在的產(chǎn)品只有單一能力,例如我們拿到的是肺炎三類證,可以提高醫(yī)生單點疾病診斷準(zhǔn)確率,但不能節(jié)省工作量。醫(yī)生還需要自己詳細(xì)看一遍其它疾病,導(dǎo)致總體效率是降低的。

總體來說,現(xiàn)在的醫(yī)療AI算法還是單點能力,不能全面幫助醫(yī)生,導(dǎo)致不能被臨床普遍接受。

蔣田仔:非常贊同鄭教授觀點,拿證只是其中一環(huán),拿證之后怎樣被醫(yī)生接受才最關(guān)鍵。腦機交互、神經(jīng)調(diào)控也是同理。

很多人都是自己先做東西,然后去找市場,最終能不能落地,有沒有人用這個產(chǎn)品都完全無法確定。

我們也有一個公司在做這方面研究,都選擇醫(yī)生看到這個需求和方向,我們在迅速跟進研究,這樣的產(chǎn)品出來之后,可能更容易在臨床落地。

醫(yī)學(xué)影像AI新晉IEEE Fellow「大論道」:后深度學(xué)習(xí)時代的記錄、風(fēng)向與產(chǎn)學(xué)思考

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)講席教授暨生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院創(chuàng)始執(zhí)行院長  周少華

周少華:AI落地最大痛點在于功能單一,除此之外醫(yī)療AI還有流程問題,醫(yī)生工作流程都非常標(biāo)準(zhǔn)化。

如果AI產(chǎn)品不能嵌入工作流程,或者沒有幫醫(yī)生減少工作量是不受歡迎的。此外,還有分布遷移問題沒有解決,一些AI模型即使有很多訓(xùn)練數(shù)據(jù),做過很多測試,但還有魯棒性問題。

李純明:拿到證不見得能夠得到醫(yī)生認(rèn)可,還要解決實際臨床問題。自己在2018年前曾經(jīng)預(yù)測深度學(xué)習(xí)最多還能再火一兩年,現(xiàn)在看來其熱度應(yīng)該還能再持續(xù)一兩年。

今年初我還覺得明年深度學(xué)習(xí)會降溫,但AlphaFold又在生物計算領(lǐng)域掀起了一輪熱潮,最近又有人工智能公司商湯的上市,它又會激勵一些人繼續(xù)加入深度學(xué)習(xí)的學(xué)術(shù)研究和創(chuàng)業(yè)。

所以,我現(xiàn)在都不太敢預(yù)測了。所以大家即使看到深度學(xué)習(xí)有很多問題,但未來還會繼續(xù)發(fā)展,但應(yīng)該會朝著更理性方向發(fā)展,比如進一步提高深度學(xué)習(xí)的可解釋性,或與傳統(tǒng)方法結(jié)合。

醫(yī)學(xué)影像AI新晉IEEE Fellow「大論道」:后深度學(xué)習(xí)時代的記錄、風(fēng)向與產(chǎn)學(xué)思考

東南大學(xué)腦科學(xué)與智能技術(shù)研究院創(chuàng)院院長   彭漢川

彭漢川:落地難題本質(zhì)不只是AI產(chǎn)品問題,更多的是公司運營的問題。

AI產(chǎn)品本身是一個新技術(shù),拿到證只是標(biāo)志它滿足了一定技術(shù)質(zhì)量要求、得到了政策允許、可以推向市場,至于落地難本身就是運營的問題。

醫(yī)療AI創(chuàng)業(yè)很大成分不只是怎么講好故事,更多的是如何更有效推廣,怎么在企業(yè)運營中分配各方面資源,更好地分配收益,產(chǎn)生持續(xù)現(xiàn)金流,這些才是關(guān)鍵。

AI技術(shù)只是其中的一部分,AI技術(shù)的落地更多的是市場問題,是公司運營的問題。

至于深度學(xué)習(xí)的熱度會持續(xù)多久,我覺得會持續(xù)很久,因為現(xiàn)在深度學(xué)習(xí)參與者數(shù)量不斷增加,越來越多的人在涌進這個領(lǐng)域。

此外,在實際應(yīng)用中,我們看到醫(yī)療AI的成功案例也比較多,包括臨床實驗突破,技術(shù)成功,創(chuàng)業(yè)成功,上市成功,這會吸引更多人涌進這個領(lǐng)域,所以深度學(xué)習(xí)的熱潮還會不斷地持續(xù)下去。

至于醫(yī)學(xué)影像發(fā)展,我的結(jié)論不太一樣,在這一領(lǐng)域發(fā)揮作用的可能不只是深度學(xué)習(xí)等機器學(xué)習(xí)方法,更重要的生命力可能來源于它們能不能和具體應(yīng)用場景或新技術(shù)結(jié)合。

例如元宇宙、自動手術(shù)機器人等不斷拓寬應(yīng)用場景和加強應(yīng)用滲透度,和不同方法結(jié)合才能發(fā)揮更大前景。

鄭冶楓:深度學(xué)習(xí)會繼續(xù)持續(xù)一段時間,具體多久無法確定。

但事實上,現(xiàn)在的深度學(xué)習(xí)已經(jīng)沒有以前那么熱了,頂會論文增長沒有那么快,現(xiàn)在這個市場容不下這么多人。

至于深度學(xué)習(xí)會不會被取代,我記得80年代的時候神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也很火,但后來就直線下降,因為支持向量等替代技術(shù),實際應(yīng)用中比神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更好。

目前,我還沒有看到可以替代深度學(xué)習(xí)的技術(shù),頂會論文還都是深度學(xué)習(xí)文章,至少三五年內(nèi)沒有看到替代深度學(xué)習(xí)的理論。

我覺得深度學(xué)習(xí)的產(chǎn)業(yè)化情況總體趨勢還比較好,在人臉識別、語音識別上都有很多成功應(yīng)用。雖然醫(yī)學(xué)影像的AI應(yīng)用發(fā)展要慢一些,但至少大家都已經(jīng)拿到證了,至于商業(yè)化是否成功,還需要幾年觀察。

沈定剛教授致辭:對青年AI學(xué)術(shù)人的建議

簡介:沈定剛教授在美國工作20年(從Hopkins,UPenn,到UNC,都在醫(yī)學(xué)院的放射科);在此期間,為國內(nèi)培養(yǎng)近200位留學(xué)生/博士后/訪問學(xué)者,有40位左右成為國內(nèi)的院長/副院長、系主任/副系主任、放射科主任/副主任,還有不少人獲得國家級和地方人才計劃?;貒?,沈定剛教授在UNC的 IDEA Lab 有70-80人,去年11月,他在上科大重建IDEA Lab,現(xiàn)在已有50多人,歡迎各位加入。

作為行業(yè)的權(quán)威學(xué)者,沈定剛教授在頂刊IEEE TMI、Medical Image Analysis雜志和頂會MICCAI上發(fā)表了全世界最多的論文,分別是72篇、64篇及411篇。

醫(yī)學(xué)影像AI新晉IEEE Fellow「大論道」:后深度學(xué)習(xí)時代的記錄、風(fēng)向與產(chǎn)學(xué)思考

MICCAI 2019大會主席、上??萍即髮W(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院創(chuàng)始院長  沈定剛

以下為詳細(xì)內(nèi)容:

今天的 “IEEE Fellow圓桌對話“ 里的每一個人,我都非常熟悉。

主持人馮前進,2021年剛成為長江學(xué)者。前進2008年到我UNC的IDEA Lab做博士后;博士后期間,不光在學(xué)術(shù)研究方面得到了全面的、深入的訓(xùn)練,更重要的是也學(xué)到了做研究、指導(dǎo)學(xué)生的新方法,這為他回國后有效領(lǐng)導(dǎo)他的研究小組起了很大的作用。

回國以后,他的研究組發(fā)表越來越多的 international journal papers,他們發(fā)表在 頂級影像雜志IEEE TMI上的文章在國內(nèi)名列前茅。前進BME學(xué)院里的很多老師、學(xué)生都在我原來的UNC IDEA Lab訓(xùn)練過。

蔣田仔是我20多年的朋友,我們2000年在CVPR上認(rèn)識,成為好朋友。田仔一直專注于醫(yī)學(xué)圖像的研究,他是腦網(wǎng)絡(luò)研究的引領(lǐng)者,國內(nèi)不少有名的腦網(wǎng)絡(luò)研究者來自他的實驗室;

我之前的不少博士后也來自于田仔的實驗室。田仔在科研上堅持做原創(chuàng)工作,取得很多世界領(lǐng)先的水平成果(特別是腦圖譜研究),相信田仔將來會獲得更多的成果。

周少華,2006年在丹麥的MICCAI認(rèn)識他。少華在醫(yī)學(xué)圖像領(lǐng)域一直做著創(chuàng)新的研發(fā)工作,他早期的image regression研究已在不同方面得到了廣泛應(yīng)用。同時,少華是我們領(lǐng)域的熱心者,建立了很多專業(yè)微信群,促進同行的交流。

李純明和彭漢川都來自我美國的同一個Lab,算是我的師弟了。

漢川當(dāng)年從香港去Johns Hopkins做博士后時,我去機場接他的,他非常早到機場。漢川后來去了UC Berkeley,他那時做的mRMR特征選擇方法,已被引用了一萬多次。

后來漢川又開始做新領(lǐng)域,特別是轉(zhuǎn)做腦大數(shù)據(jù)采集、可視化、分析、知識挖掘、腦圖譜建立等工作,做得越來越好,在Nature、Cell等上發(fā)表了很多論文,包括最在Nature又發(fā)表的論文等。

李純明,在我離開UPenn 的 Lab以后加入的;當(dāng)然,我們很早就認(rèn)識了。純明的工作,之前的國內(nèi)研究者應(yīng)該比較熟悉,不少人跟著他做level set,他的好幾篇level set方面的論文都被引用了幾千次。

純明近年了組織的 "圖像計算與數(shù)字醫(yī)學(xué)國際研討會“,在領(lǐng)域中有較大的影響力。

鄭冶楓,因為與我在同一領(lǐng)域——MICCAI領(lǐng)域,我們認(rèn)識很長時間。冶楓的 “投影空間學(xué)習(xí)法” 在領(lǐng)域內(nèi)比較有名,在醫(yī)學(xué)影像的器官快速檢測與分割中有較好的表現(xiàn)。

從我們指導(dǎo)學(xué)生、帶領(lǐng)年輕從業(yè)者的實際經(jīng)驗來看,我們在學(xué)習(xí)AI的過程中,應(yīng)該注意下面3個現(xiàn)象:

1) 跟風(fēng):大家可能都跟熱點,包括應(yīng)用場景和具體方法?;旧鲜歉撐?、比賽走。從論文中學(xué)到方法和應(yīng)用,然后找論文中的問題,解決一個小問題,發(fā)表文章。

也就是從文章中來,回到文章中去,在文章里循環(huán);沒有從實際中找問題,為實際問題提供解決方案。也就是,沒有做 "來自臨床、高于臨床、回歸臨床“ 的工作。

要解決這個問題,導(dǎo)師的作用非常重要,需要導(dǎo)師在初期引導(dǎo)學(xué)生/年輕人到正確的方向(包括臨床場景、研究方法等)。

導(dǎo)師開始時要帶著學(xué)生做研究,而不是給學(xué)生簡單說一下方向,讓沒有經(jīng)驗的學(xué)生自己去做;那樣的話,找好的臨床問題、好的研究方法的可能性比較低。

2) 不深入:很多時候我們做完一個工作(可能只是其中的一個小問題),馬上move到另外一個方向/課題,或者使用另外一個popular的方法,這樣工作沒有延續(xù)性。這個問題跟上面提到的 "跟風(fēng)“ 問題非常相關(guān)。

正因為沒有一個具體的臨床問題去解決,看到新的文章、新的方法、新的比賽數(shù)據(jù),拿過來就做;等到畢業(yè)的時候,做的問題很難成為一個體系,也解決不了具體問題。

應(yīng)該以一個問題為中心,所有的方法都是為解決這個問題而服務(wù);做完一個階段性的工作,然后來深入review當(dāng)前方法的limitation。

再來propose新的方法(這些方法也許是最近提出的新方法,或者經(jīng)典的老方法),來解決當(dāng)前的limitation,這樣做的工作會越來越深入,最后的工作也會有體系、整體性。

3) 不實際:這個問題跟 "跟風(fēng)“ 也有關(guān)系。如果我們在文章中找問題、公開數(shù)據(jù)中找方法,對于數(shù)據(jù)是怎么來的、怎么做預(yù)處理、怎么考慮從數(shù)據(jù)到結(jié)果的整體解決方案,都沒有機會去學(xué)習(xí)、沒有能力去解決。

這樣沒法跟醫(yī)生做真正的合作,因為我們知道的只是其中一步,而醫(yī)生需要解決的實際問題可能更復(fù)雜。其實,我們需要對問題的整體有全面的了解,雖然我們具體 focus的問題可能是其中一個問題。

另外,解決實際問題時,影像只是其中一部分的信息,我們需要考慮臨床中用到的其他信息,來有效解決臨床痛點。

歸納一下,我們應(yīng)該做我通常強調(diào)的 "全棧全譜” 的工作。

上面講了我們學(xué)習(xí)、工作初期的3種現(xiàn)象,大家可能也關(guān)心AI的前途,特別是當(dāng)前AI的熱度,以及可能的工資、待遇變化等。其實:

1) 過去AI被炒作得過分熱。在醫(yī)療上面的應(yīng)用,以前鼓吹A(chǔ)I要代替醫(yī)生,這其實是門外漢的自我想象。

我們2017年就指出,這是不可能的;AI只能解決臨床流程中的某些點上的某些問題,還沒有能力去解決復(fù)雜的問題,還是需要醫(yī)生作為AI工具的使用者,在臨床流程中幫助醫(yī)生,幫助病人,幫助醫(yī)院管理,甚至醫(yī)聯(lián)體的管理。所有的AI都需要與實際臨床問題緊密結(jié)合,才能很好解決臨床問題。

2) 另外我們還需要深耕、練功。接地氣的AI有廣泛的應(yīng)用,所以AI的前途非常光明;與垂直領(lǐng)域有機結(jié)合,我們可以一個問題一個問題去解決。

為了做到這些,我們還需要深耕臨床場景、練好我們解決實際問題的功夫,這樣我們的benefit(包括工資、待遇)都會越來越好。

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