72小时紧急驰援:CT+AI攻破新冠肺炎「假阴性」困境 | AI战疫


Source:Heart of Machine

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本文介绍的计算机辅助诊断技术融合解决方案重新点燃了“假阴性”患者的希望。在未来,该计划还将扩展到新的方向,如减少医院感染和提供医院交叉感染的预警系统。

日益成熟的人工智能正在成为对抗新的皇冠肺炎流行的战斗线上的一个特殊的“逆行”群体。

人工智能技术和解决方案已经出现并取得了实际效果,无论是在早期阶段加快疫情的科学研究,协助疫情的一线诊断和治疗,现场防控,还是建设后台信息平台。

疫情突然爆发,一线物资、设备和医疗队一个接一个地赶到疫区中心。这个小组里还有一个特别小组。

一周的产品开发,三天的医院定制,一口气上线,成功诊断疑似病人的那一天.逆行的道路,和病毒赛跑,只有全力以赴。

疫情是无情的,但计算机辅助治疗的技术集成解决方案重新点燃了“假阴性”患者的希望。在未来,该计划还将扩展到新的方向,如减少医院感染和提供医院交叉感染的预警系统。

鼠年下第一场雪后不久,透过雪景祈祷和许愿触发了一次屏幕刷刷。朋友和微博展示了一幅平静岁月的照片。

有一群人没有时间注意窗外的雪。流行时钟滴答作响。他们的工作是与时间赛跑,测试算法,优化产品,组织机器……仅仅因为他们肩负着一项“不可能”的任务。

1。开了五个小时的“人肉快车”。

为什么我不直接开车去那里?“周洪滨犹豫了一会儿,然后在人群中迅速回答。

2月3日,自发布新诊断肺炎的人工智能产品以来,已经过去了几天。早期的研发、测试和安装工作即将结束。经过无数个不眠之夜,“我怎么能把机器送到山东淄博的医院呢?”“这是摆在投机者面前的一个难题。

当时,所有主要的物流公司都关闭了,只有SF Air还在工作,但是服务器主板上有电池,不符合空运的要求。散布在全国各地的倡导者仍在群众中讨论对策,北京市场营销副总裁推荐“人肉快递”。

2月3日,周洪滨开车去淄博,后备箱里有一台应急服务器。

第二天下午6点,周洪滨一路开车到淄博指定医院,持续了5个多小时。服务器也到了。

在医院里,负责培训医生的工程师和同事们准备见面打个简短的招呼,接下来是通宵安装、设备联网和调试、持续敲击键盘和永不休止的微信提示音,这给宁静的夜晚增添了紧张的气氛。淄博指定医院推出的电脑人工智能产品是人工智能系统,应该是为新的冠状病毒肺炎定制的。面对疫情,该系统可以帮助医生更快地筛查肺炎感染和监测疫情,如肺部感染病灶的检测、前后片全自动对比和疗效评价等。从而实现准确的治疗评估,避免医院进一步交叉感染。

人工智能辅助诊断系统,武汉同济医院医生使用。

系统在几个小时内安装完毕,但是假定的工作还远没有结束,接力棒就交给了负责培训的人员。

由于本电脑人工智能系统是专门为新诊断的肺炎感染症状定制的,除了系统安装外,培训者还需要深入到诊室和病房,与医生进行密切的联系和沟通,并教会他们如何使用和注意事项。

疫情目前,与接诊医生面对面接触的危险指数不言而喻。然而,受条件限制,对训练者的保护措施非常简单。

培训师正在向医生解释电脑人工智能系统的使用。

"基本上,我们自己准备了一些简单的面具

“很快,我们不仅筛选了所有保留在档案中的肺炎病例,还迅速确定了疑似患者,”周洪滨带着抑制不住的自豪感说道。"此外,在发射当天,我们帮助医院确认了一个新的冠状肺炎病例. "“回顾产品的发布过程,一系列的时间点在周洪滨的嘴里蹦出来了,”1月31日,我们正式向公众发布产品,当天山东领导召开内部会议,研究演示产品的功能;2月1日上午,医学专家应邀进行了演示。经过确认,我们在那天晚上收到了任务…,而关闭的时间间隔也表明任务很紧急。

根据周洪滨的说法,“这是一项不可能的任务”。

根据自我决定的推测速度,系统应该在面试当天(2月6日)完成,但现在,已经花了三天时间。

因为医院在任务列表中的要求是在四天内完成在线任务,所以涉及几个部门和几十个人的接力赛必须按下快进按钮。

这应该在工作日完成。通过熬夜和在公司一起战斗来解决这个问题还是有可能的。然而,由于疫情的影响,恢复工作已经推迟到2月10日。因此,又出现了一个问题:如何在分散办公和远程协调的前提下实现快速响应。

在早期的产品开发过程中,假设研发团队中有30到40个人会被特别抽出来,从30岁左右开始就一直很忙。为了按时上线,还假设团队将专门调用服务器来帮助诊断过程高效快速地进行。

为了封锁从研发到产品登陆的时间点,团队努力在每一步都做到高效,“基本上所有决策都不超过12小时”。周洪滨说。

定制产品的压力也在于“这是一个全新的产品”。因为每家医院都有自己的情况,它需要在从医院的网络环境和CT检查设备到各种病例数据和医生的计算机工作环境的一切中进行调试和对接。

"在早期的研发过程中,我们已经与武汉同济医院进行了深入的合作。医院通过提供流行地区的典型病例数据来帮助我们训练模型。假设肺炎禽流感是源于武汉市第一线疫情的真实病例,然后应用于第一线疫情的禽流感产品。”据推测,科技算法负责人赵对机器的心脏说。

“从新年第三天开始,我们根据武汉同济医院等一线医院专家提出的具体实际需求,对产品进行了扩展迭代。

1月31日,预计科技将发布首个针对新诊断肺炎的人工智能产品。在此之前,假定的肺炎定制诊断系统已经在核心疫区武汉投入使用。

2。为什么这么急?

疫情正在激增。武汉正成为全国医疗资源的焦点。尽管优秀的医疗团队和第一批核酸检测设备不断被送到这里,棘手的问题仍然层出不穷。

首先,由于新确诊和疑似病例的实际数量每天都在迅速增加,核酸检测盒供应不足和疫区检测率有限之间的矛盾继续升级,成为各大医院的一个紧迫问题。

“由于检测(新冠状病毒的核酸)需要很长时间,医院里仍有2209例疑似病例没有被检测出来。”1月26日,武汉市市长周先旺在新闻发布会上的讲话凝聚了人们的心。

符合核酸检测要求的医疗机构太少,审批流程太长,后勤供应不到位.这些因素延迟了诊断的进度条,使得它在面对每天不断增加的确诊病例时更加令人眼花缭乱。医生

正在使用新的冠状肺炎核酸试剂盒进行诊断和检测。

除了供给的响应速度不足之外,检测盒的低检测率导致大量“假阴性”患者缺少有效的隔离和治疗。

然而,很难将传统的CT成像方案称为作为增强诊断手段的最佳解决方案。

至少对于疫区的影像医生来说,连续30天盯着150万帧左右的胶片看不是武汉金印滩医院放射科的一个例子。

事实上,从入院时到评估时,到检查进展时,到康复和出院时,每个病人至少要拍两部电影,多达四部电影,每部600到800帧。流行病期间放射学家的工作强度是可以想象的。

此外,护目镜、隔离服等措施不仅给医生带来身体不适,也给准确诊断带来很大困难。“我一直提醒自己,告诉自己不要流泪,眼睛应该用来看大量的CT和x光片。”武汉金印滩医院放射科主任在接受采访时说。

“眼泪”是怎么回事?

“当医生工作一段时间后,护目镜充满了雾气,由于防护服过于闷热,大量的汗水渗出,这将极大地影响医生的视力,”周洪滨在与医生的交流中了解到,“尤其是早期病人的影像非常微弱,小病灶或简单的病灶,根本看不清楚”。

放射科医生穿上防护服,推着移动式胸部x光机,冲到隔离病房的病房,为病床边上不能移动的病人进行胸部x光检查。资料来源:长江日报

在高压工作条件下保持准确判断并不容易。在签署的诊断报告背后,通常意味着这个人和几十个与他有过密切接触的人将被治疗和隔离,既有责任又有恐惧,这可能是大多数医生的心理写照。

疫区的医生也许能依靠大量病例“熟能生巧”。然而,非流行区的医生在接收相关病例方面经验很少,在核酸检测显示阳性之前,往往会犹豫是否做出明确的诊断。在犹豫和等待中,交叉感染甚至家庭聚集可能已经造成。因此,从心理学的角度来看,医生需要一个客观的基础来增强他们的诊断信心。

此时,计算机断层图像人工智能识别的双重保险技术方案已经真正投入使用。系统可以帮助医生更快更准确地直接识别病变。

"目前在淄博的一家医院有三例确诊病例,但最担心的是防疫遗漏。如果由于症状不明显和医生经验不足而遗漏病例,则无法控制的流行病的风险将大大增加。现在医生可以根据假定的人工智能产品提示对疑似但不确定的病例做出更明确的诊断,”周洪滨补充道。

疾病发作前后的图像对比。

许多不确定因素转化为确定性也反映在对疾病状况变化的监测中。据了解,新冠状肺炎的主要特征是图像上的外带分布、多叶片段和毛玻璃间质变化。肺部感染变化迅速,影像变化将在两三天内发生。

用肉眼很难快速识别许多细微的变化。临床医生通过全自动前后对比、疗效评价等功能,利用投机性产品观察细微变化,为医生判断新发肺炎患者病情进展、进行针对性治疗提供更多帮助。

3。建立一个新的皇冠“特殊规则”算法模型。

我们R&D队的一些小搭档从春节后就没休息过一天。他们白天见面,互相交流。他们需要熬夜敲代码和连接线路。”赵对的语气很淡。

疫情不等人,每天上升的确诊病例也不等人。此时,支持一线产品的及时性非常重要。据推测,肺炎产品之所以能迅速推出是因为肺部疾病是核心研究方向,而且研究基础相对较深。

与普通肺炎不同,新的冠状肺炎在图像上会有相应的变化。例如,新冠状肺炎的急性症状更明显,并且图像上有更多的感染区域。如何构建针对这些新症状和新需求的训练模型

“我们的产品不可能是实验室产品,因此需要设计许多算法来涵盖复杂的临床表现”。说到这里,给赵举了一个简单的例子,早期的新冠状肺炎可能只感染一个肺叶,而后来,整个肺都可能被感染,全白了。对于类似的特殊场景,研发团队可能需要设计5-6种神经网络。

为了确保顺利的早期需求和工作协调,假设研发团队的电话会议没有中断。白天,团队将进行谈判和交流。晚上微信群安静下来后,程序员的键盘会再次开始点击,这可能是另一个夜晚。

“除夕夜,一些同事搬了椅子,独自坐在院子里,腿上放着电脑,继续输入密码,”笑着回忆道。

R&D人员部署并调试系统。

为了保证系统的正常上线和运行,假设暂时调用服务器。据周洪滨说,这台服务器每天可以帮助医生分析400名病人的CT图像,一个病人可以在几十秒内完成。

"计算量相当大,因为一个病人的平均序列是300-400,所以如果按300计算,它也是300×400张图片的数量。此外,如果将前后图像进行比较,计算量将再次翻倍,”赵魏超说。

4。诊断双重保险。

不要迷信核酸测试。“

2月3日,武汉大学中南医院影像科副主任张效春在她的朋友圈中呼吁,应把CT图像作为当前筛查新冠状动脉肺炎的主要依据,同时应隔离无症状或核酸检测阴性的人,但CT图像显示肺部有问题。

湖北省医学影像专业委员会副主任谭薇认为,CT结果与新发冠状肺炎非常一致,但核酸检测阴性的病例占30%-40%。

最近的一系列新闻让人们质疑核酸检测的准确性。然而,对大多数人来说,得到这个短礼包就像中了彩票一样幸运。”没有床位,没有检测工具”总是占据微博热门搜索列表。

根据国家政策,目前医院不能直接购买新的病毒检测试剂盒,只有疾控中心有试剂盒;此外,对于制造商来说,向医院供应药盒需要食品和药物管理局的注册证书。按照正常程序,从开发核酸检测试剂盒到获得食品和药物管理局的注册证书通常需要3-5年时间。

虽然国家食品药品监督管理局现已开通快速审批渠道,将上述流程缩短至半个月左右,但流程的大幅压缩将不可避免地导致试剂盒生产的不稳定。此外,医生缺乏经验、心理恐惧、高负荷工作条件等。在实际取样过程中,可能会导致取样不完整,导致核酸检测不准确。

幸运的是,2月5日,国家卫生安全委员会发布了《新型冠状病毒感染的肺炎的诊疗方案(试行第五版)》,在“疑似病例”和“确诊病例”中增加了“临床诊断病例”(仅限于湖北省),即“具有肺炎影像学特征的疑似病例”。

这也意味着在湖北省,CT图像结果被正式用作判断“临床诊断病例”的依据。

《新型冠状病毒感染的肺炎的诊疗方案(试行第五版)》“核酸检测只是诊断的金标准。其特异性很高,但CT敏感性较高。只要是病人,肺部炎症都可以看到。因此,这两种技术应该一起用于筛查患者。”周洪滨同意新政策。

同时,在优惠政策下,赵也坦言医院影像科肯定会增加对这类产品的需求。

"虽然产品已经上线,但每个人的工作强度都和以前差不多。我平均每天工作12-13小时”。假设该产品将根据疫情的变化和一线医生的实际需求不断发展。除了产品本身的优化迭代,产品的应用方向也有很大的想象力。

最初,假设该产品仅用于辅助诊断电脑断层图像。现在,预警系统,如交叉感染的数量和新确认的病例在h

目前,仍有许多公司或个人像投机一样在第一线战斗。人们通常喜欢用“逆行”一词来描述他们。逆行的人数总是很少。因此,它注定要高速行驶,不停地赤膊上阵抗击病毒,拯救过往的生命。

2月6日,产品发布的第二天,周洪滨从淄博开车回北京。

400公里的旅程出人意料地畅通无阻。“我经常在十分钟内遇到一辆车,”周洪滨感叹道。“回来的路上一直下雪,不像我在那里时的好天气。”

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