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這道醫(yī)學影像的“應(yīng)用題”,雅森用數(shù)據(jù)分析給出了答案

本文作者: 奕欣 2016-08-11 17:50
導語:“用數(shù)學的方法去解一道醫(yī)學的應(yīng)用題?!?

這道醫(yī)學影像的“應(yīng)用題”,雅森用數(shù)據(jù)分析給出了答案

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如果把病人的整個診斷過程看作一張試卷,醫(yī)學影像就好比一道應(yīng)用題。解答這道應(yīng)用題的通常方式,是根據(jù)醫(yī)生的目測及臨床經(jīng)驗來判斷。然而,即使是經(jīng)驗再豐富的醫(yī)生,再高精度的影像設(shè)備,也有可能出現(xiàn)誤診的情況。

根據(jù)中國醫(yī)學會的一份誤診數(shù)據(jù)資料顯示,中國臨床醫(yī)療總誤診率為27.8%,器官異位誤診率為60%,惡性腫瘤平均誤診率為40%,如鼻咽癌、白血病、胰腺癌等,肝結(jié)核、胃結(jié)核等肺外結(jié)核的平均誤診率也在40%以上。

誤診率如此高,其實并不全因為醫(yī)生一時疏忽,而有著更深層的原因。而成立于2006年的雅森科技,當年同樣也在為這個問題而思考著。

審題

影像診斷主要分兩類:結(jié)構(gòu)類影像及功能類影像。

結(jié)構(gòu)類影像簡單理解,就是“所見即所得”的影像,比如X光、CT就屬于這一種,它能夠非常直觀地觀察到生理結(jié)構(gòu),判斷是否有物理變化的病變,相當于“大家來找茬”的玩法,但它對于一些沒有明顯物理變化的疾病,就束手無策了。

而功能類影像,用不太準確的比喻來說,則相當于結(jié)構(gòu)類影像的“補集”。這類影像能夠研究臟器細胞對某種物質(zhì)的代謝能力,從而反映出這個臟器的功能是否正常。機器檢查放射性示蹤劑在人體代謝的狀況,記錄反應(yīng)能量代謝的數(shù)據(jù)矩陣,通過一張二維的影像片子來呈現(xiàn)。

當然,它的缺點也非常耐人尋味:不能定位,現(xiàn)有工具也不能實現(xiàn)具有統(tǒng)計學意義的定量分析。影像不能反映真實生理結(jié)構(gòu),只能通過影像像素的明暗程度來表示代謝的強弱程度、是否異常,而醫(yī)生又無法研讀數(shù)據(jù)矩陣。這樣一來,診斷結(jié)果只能全憑醫(yī)生的肉眼和經(jīng)驗來判斷。即使是專家,誤診漏診率也在30%-50%。

功能類影像背后多維度的數(shù)據(jù)矩陣,如果在精確量化的基礎(chǔ)上,通過與正常人群組進行統(tǒng)計比對,在疾病診斷上就具備了實際的意義。

這道醫(yī)學影像的“應(yīng)用題”,雅森用數(shù)據(jù)分析給出了答案

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解題方法

雅森科技所要解決的醫(yī)學影像“應(yīng)用題”,就是幫助醫(yī)生做到精準的量化。 “我們不處理表面的影像圖像,挖掘分析影像背后的數(shù)據(jù)矩陣,結(jié)合中國的正常人數(shù)據(jù)庫,通過統(tǒng)計比對,用科學的手段得出結(jié)論,不再憑經(jīng)驗主觀判斷,將精準度提高到95%。” CEO陳暉如是說。通過醫(yī)學影像數(shù)據(jù)的分析,實現(xiàn)自動輔助診斷——這就是雅森的人工智能之路。

在2004年,雅森科技起初是為醫(yī)院提供基礎(chǔ)的IT服務(wù)軟件,影像設(shè)備的報告系統(tǒng)。但創(chuàng)始人們發(fā)現(xiàn),雖然完成了自底層開發(fā)的PACS,但面對已經(jīng)占坑的幾個老牌廠商,自己這種后來者完全不具優(yōu)勢。

而正在思考轉(zhuǎn)型出路時, 與宣武醫(yī)院就腦定量分析開展的實驗課題,激發(fā)了雅森的靈感。實驗需要一個基于SPM思想的、適合中國病人的分析軟件,來進行定量分析。SPM(Statistical Parametric Mapping)即統(tǒng)計參數(shù)圖,是目前世界上腦影像定量分析的最前沿的理論,也是被公認的業(yè)界標準?;赟PM理論而實現(xiàn)的分析結(jié)果,可以輔助醫(yī)生進行量化診斷,突破傳統(tǒng)方式的限制,即達到99%以上的置信率。

CTO李剛跟團隊商量后覺得,如果將這種定量分析思想用在其他器官疾病的分析上,這將是對傳統(tǒng)診斷模式的重大顛覆,值得一做。于是在2008年雅森開始研究SPM理論,李剛也開始了醫(yī)學、數(shù)學儲備知識的學習?!霸詾?-3年就可以實現(xiàn)的軟件,實際發(fā)現(xiàn)并沒有這么簡單:用數(shù)學的方法去解一道醫(yī)學的應(yīng)用題,這已經(jīng)超越了單純的軟件開發(fā)?!盋EO陳暉說道。

那么這道醫(yī)學影像的應(yīng)用題,也很自然地浮出水面了:如何從功能類影像入手,定量、定位、精準地進行醫(yī)學診斷,最大程度的摒除主觀、經(jīng)驗判斷的弊端,解決醫(yī)學影像的誤診、漏診率高的難題。

比起拼速度的智能硬件行業(yè),醫(yī)學影像急不得,也急不來。經(jīng)過近3年的SPM理論和相關(guān)基礎(chǔ)知識學習后,雅森團隊開始與多家國家重點醫(yī)院展開戰(zhàn)略合作,就腦、心臟、肝、脾、腫瘤及多病并發(fā)等領(lǐng)域的SPM技術(shù)開展合作。

面對著日新月異的醫(yī)療技術(shù),雅森科技同樣也需要提筆作答了。經(jīng)過數(shù)年的開發(fā),“玻爾”定量精準分析平臺誕生了——這支“神來之筆”,完成了雅森在影像精準分析的目標。

答題

在“下筆”解答之前,雅森科技明確了影像精準分析的幾個主要過程。

首先是采集影像數(shù)據(jù)。從影像設(shè)備或PACS讀取原圖數(shù)據(jù),之后進行一系列的圖像校正。

其次是進行歸一化處理,使圖像標準化。通過建立不同器官的生物物理模型,對影像矩陣進行多維歸一化預處理,在最大程度減少個體導致的采集差異。簡單來說,歸一化是把不同的數(shù)據(jù)影像都調(diào)整到同一標準模型上,再做對比。

隨后,將被試數(shù)據(jù)和正常人數(shù)據(jù)庫做統(tǒng)計對比分析。其中最重要的,是符合標準的正常人數(shù)據(jù)庫,這個庫需要滿足兩個條件:

  • 包含足夠多的維度,包括年齡段、性別、病史、種族等,維度越多,分析越精準;

  • 要經(jīng)過嚴格篩選,比如基礎(chǔ)智商、腦疾病相關(guān)病史、精神類疾病病史等。

目前雅森的數(shù)據(jù)主要來源為兩個方面,病例數(shù)據(jù)來源于合作醫(yī)院的研究數(shù)據(jù),而正常數(shù)據(jù)為公司付費采集。

結(jié)合中國正常人群組數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)對病灶位置的精確發(fā)現(xiàn)、定位、定數(shù)量、定體積。根據(jù)陳暉的說法,這一過程目前能達到99%的置信度。

最后雅森會給出診斷建議、藥量建議。功能型影像定量分析的精準之處,主要體現(xiàn)在對異常區(qū)域的描述,包括位置、體積、質(zhì)量、嚴重程度及建議用藥等。將來我們會采用人工智能的方法,通過病歷庫進行進一步的數(shù)據(jù)處理,實現(xiàn)自動化的影像解讀和診斷。

截止到目前,雅森科技是市面上唯一可以申請CFDA-3的醫(yī)療軟件企業(yè)。什么概念呢?CFDA-3指的是治療計劃軟件、決策支持軟件,這其中包括自動輔助診斷軟件和藥物計算軟件。而CFDA-2指的就是HIS、RIS/PACS等醫(yī)院信息化系統(tǒng),通常指用于醫(yī)學信息和數(shù)據(jù)管理、查看、傳輸和貯存,而不包括自動輔助診斷。

這道醫(yī)學影像的“應(yīng)用題”,雅森用數(shù)據(jù)分析給出了答案

CFDA醫(yī)療軟件分級

至于雅森解答題目的報酬——商業(yè)模式,主要有兩個:落地模式及SaaS云服務(wù)模式。

前者的主要用戶為三甲及高端外資民營醫(yī)院,購買License的形式或通過為醫(yī)院免費提供精準分析平臺,按月或按次收取數(shù)據(jù)庫所使用的服務(wù)進行分賬;后者主要面向二級醫(yī)院,提供分析云平臺及分析報告,有進一步需求的傳送給對應(yīng)的業(yè)內(nèi)專家獲取診斷指導。

到2012年,雅森完成了圖像處理及算法技術(shù)基礎(chǔ)平臺,到2014年進入臨床實驗,全面啟動產(chǎn)品化。

如雅森科技研究院院長李剛所言,“我們相信,影像大數(shù)據(jù)定量分析的發(fā)展,一定會為醫(yī)學進入全新的數(shù)字影像時代注入活力;精確診斷會為醫(yī)學發(fā)展的飛躍提供源源不斷的動力?!?/p>

這道醫(yī)學影像的應(yīng)用題,雅森花了7年時間才算正式交出了一份滿意的答卷。相信醫(yī)學影像診斷的發(fā)展,會隨著定量分析的不斷優(yōu)化而變得更加美好。

如果你對此感興趣,歡迎點此觀看雅森科技宣傳視頻。

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這道醫(yī)學影像的“應(yīng)用題”,雅森用數(shù)據(jù)分析給出了答案

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