“AI取代影像科醫生”的言論甚嚣塵上，面對大趨勢和來勢洶洶的AI醫學影像産品，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學影像AI。
在日前結束的圖像計算與數字醫學國際研讨會（ISICDM2017）上，430多位來自資訊科學（含計算機與電子工程等學科）、數學與醫學等領域的專家學者與臨床醫生聚首成都，圍繞人工智能+醫療、醫學圖像分析這類話題展開深入的交流與探讨。
紐約州立大學的計算機科學與應用數學家顧險峰教授首先深入淺出地介紹了幾何方法在醫學影像分析中的深刻應用，斯坦福大學醫學實體中心主任邢磊教授高屋建瓴地綜述了放療技術的曆史與現狀、挑戰與機遇。
随後，江蘇省人民醫院放射科唐立鈞博士做了一期以“影像科醫生的思維方式”為題目的精彩報告，意在讓算法研究者們了解影像科醫生做的事情。與此同時，唐立鈞博士也分享了自己對目前醫療AI的看法，引發聽衆的強烈反響，報告之後許多理工科專業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麼多AI醫學影像産品，但它們給放射科醫生帶來的幫助仍然十分有限，更别說代替影像科醫生。
之是以會出現這樣的反差，根本原因在于外界人士和AI醫療企業并不清楚影像科醫生到底是如何思考和工作的。影像科醫生要做的事情其實非常複雜，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内容，雷鋒網(公衆号：雷鋒網)對其做了不改變原意的編輯：
最近很多人都在說，随着AI技術的發展，十年後影像科醫生将不複存在。但事實上，他們并不知道影像科醫生是幹什麼的。不僅醫院外面的人不知道，很多醫院裡面的人也不清楚，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。
醫學影像的診斷原則主要有四點：
首先是熟悉正常。
影像科醫生需要熟悉各種不同的影像檢查技術。影像技術分很多種，醫院裡正常使用的就有超聲、CT、磁共振、PET和核醫學等。影像科醫生在做診斷之前，必須熟悉所有這些技術，以及各種檢查方法的正常影像表現。
其次，影像科醫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，這也正是我們為什麼要用深度學習和各種數學模型對人體進行分析的原因。
此外，影像科醫生還要熟悉不同性别和年齡組的器官和結構之間的差異。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。是以要熟悉不同性别之間的差異。
另外，人類的成長過程中，從孩子到青年、中年、老年，各個器官和系統也在不斷發生變化。影像科醫生要知道這是正常的影像表現。
最後，還要熟悉圖像上的僞影。假如你是搞CT和磁共振的，就知道CT和磁共振是根據loaddata重建出來的影像。重建的過程中有可能産生各種各樣的僞影，這是由機器實體特性造成的僞影。
再比如，早年做胸CT掃描和拍胸片的時候，醫生會叫病人屏住呼吸，這是為了減少器官運動産生的僞影。作為一個影像科醫生，你需要熟悉正常的掃描和拍片過程，并在此基礎上解讀僞影。否則就會把僞影當成真實的影像，把它看成病變。
其次，影像科醫生還要能辨認異常，即能夠發現受檢器官和結構的形态變化。
比如，做CT掃描，你要知道器官群組織的密度有沒有發生變化；做超聲掃描，你要能發現回聲有沒有變化；做磁共振，要懂得觀察細胞的強度有沒有發生改變。發現異常後，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。
什麼叫做分析呢？就是要觀察病變的位置和分布等資訊。為什麼要觀察這些？因為有些病變，其特征就是發生在特定的位置，具有特定的分布形态和病變數目。另外，不同病變的形狀也不盡相同，有圓形的、片狀的、不規則的等等。病變的邊緣也有所差異，比如惡性良性腫瘤。不同惡性良性腫瘤的生長方式是不一樣的，有些惡性良性腫瘤長得慢，邊緣就比較光滑；有些惡性良性腫瘤長得快，邊緣就會産生毛刺；這可以作為區分良性和惡性惡性良性腫瘤的依據。
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，指它産生的density。與之對應的還有超聲技術的超聲回波和磁共振技術的信号強度。
最後還要分析器官的功能變化。比如分析心髒的厚度有沒有變化，收縮和舒張功能分别是怎樣的。心髒又分為四個腔室，右心房、右心室、左心房、左心室，它們的功能分别發生了哪些變化，也需要一一分析。
臨近組織和器官的變化也值得注意。假如病人的肝髒上長了一顆惡性良性腫瘤，那麼醫生就要看看他周圍的胃和胰腺有沒有發生變化。這些都會對醫生的診斷起到提示作用。
那麼，什麼叫做歸納呢？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，判斷其背後的病理意義和病理基礎，得出初步的診斷結果。
最後，影像科醫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，這時就需要結合他的臨床資料進行綜合診斷。比如，我們根據影像判斷出某個病人可能患了肺癌或肺結核，同時臨床資料顯示，該病人有低燒、潮熱、消瘦等症狀，我們就能判斷這個病人患的是肺結核而非肺癌。
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上是一緻的，這時候就需要通過其他方法來鑒别。同病異影則是指，同一種疾病在不同階段的影像表現是不同的。比如常見的肺結核可以分為四期：原發綜合征時期，肺門部會出現一個啞鈴狀的淋巴結腫大；慢慢變成急性肺結核後，肺部可能會産生一個豎立狀的急性擴散型結構；到了慢性階段和經過治療後，則又有可能出現一個空洞型的肺結核。
此外，并非所有的疾病都有異常的影像表現，有些疾病通過某一種檢查手段是辨識不出來的，需要借助其他手段加以鑒别。
影像學表現主要還是大體的病理表現，如果疾病沒有形成大體的病理表現，影像科醫生是看不出來的。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。兩者可以是相關和相鄰的，也可以是不相關和不相鄰的。
前面介紹了影像科醫生的診斷原則，下面再講講醫學影像診斷的步驟。醫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，影像科的醫生要知道，病人究竟是帶着什麼目的來做檢查的。
假如病人是初診，那麼他的目的可能是診斷疾病或者排除疾病。假如病人是治療後來做檢查，那麼他很可能是要觀察治療的效果，比如惡性良性腫瘤經過治療後究竟是假的增長，還是真的增長了。
還有一種情況，臨床診斷已經明确後再來做影像學檢查，那麼它的目的是什麼呢？觀察疾病的分期情況，這對治療起着決定性的作用。比如結腸癌的治療，假如是早期治療，可能在内鏡下做一個套切就沒事了；但如果病變已經侵害到了基層，治療方法就不同了，需要開腹将惡性良性腫瘤切除。甚至暫時不能手術切除，要先做化療，等病竈縮小後再進行手術。
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．選擇合适的影像檢查手段。
針對不同的檢查目的，醫生選擇的影像檢查手段是不一樣的。醫生必須明确每種影像檢查手段的成像技術和檢查方法。
有的病人會抱怨，我到醫院看病，醫生連看都不看我，就讓我又做超聲，又做CT。做CT已經這麼貴了，為什麼還要做磁共振？問這種問題的絕對是外行。如果CT能解決所有問題，還發明磁共振幹嘛？如果發明了磁共振就能解決所有問題，還要發明PET幹什麼？
每一種檢查裝置或檢查手段都有其優缺點。影像科醫生必須了解各種檢查手段的技術、原理和優缺點。
三．确定圖像品質是否符合診斷要求。
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。醫生給病人拍胸部、足部或者膝關節的X片，往往不會隻拍一個位置，而是會拍正斜位、正側位，甚至第三個位置。通過各個體位的圖像來觀察其解剖結構和解剖結構的變化。對于CT和磁共振技術，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拍出來的圖像是什麼樣的，磁共振拍出來的圖像又是什麼樣的。再比如，對比影像的動态變化。有時候醫生會告訴病人，過三個月來複查，為什麼要複查呢？因為随着時間流逝，醫生可以觀察到疾病的變化。比如，在沒有經過活檢的情況下，如何診斷肺癌呢？方法之一就是動态觀察，通過三個月或者半年的随訪複查來對比它有沒有增長或縮小。肺癌有特定的倍增時間，這裡需要用圖像分割技術來準确判斷它的倍增時間，進而診斷它到底是不是肺癌。
全面觀察異常的大小、數目和範圍，并初步分析其是否屬于同一種疾病的病理表現後，醫生還需要結合臨床資料做進一步判斷。什麼是臨床資料呢？臨床資料包含病人的年齡、性别、職業史、接觸史、生長和居住地、家族史、症狀、體征、檢查結果等資訊。
我們知道，不同年齡和性别的人群，其好發疾病類型是不一樣的。比方說，醫生在病人的肺門部分發現了腫塊，首先要看病人的年齡，如果病人是個小孩，那麼他患的可能是肺結核、白血病或者淋巴瘤；如果病人是老年人，醫生就應該警惕這是不是肺癌。再比如，幹細胞癌好發于男性，幹細胞腺癌——尤其是膽管癌，則好發于女性。
職業史和接觸史是如何影響診斷結果的呢？
職業史。假如一個礦工——尤其是矽礦的礦工，肺部出現了小結節，醫生就需要考慮到這可能是職業病的表現。
接觸史。假如一個病人從非洲的埃博拉病毒流行區域回來後發燒了，醫生首先就要想到，病人可能感染了埃博拉病毒。
生長地和居住地。西北牧區是包蟲病的多發地帶。假如某個居住在牧區裡的病人出現了肝髒腫塊，醫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。雖然并非你攜帶了某種基因就一定會發病，因為遺傳病還涉及顯性遺傳和多個基因協同作用，但醫生在做診斷時經常要考慮這方面的因素。比如某個患有多囊腎的家族，其後代的腎髒上出現了多個囊性的改變，醫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。
臨床的症狀體征和随時檢查，是醫生進行影像診斷的主要參考依據。這些資料可以支援也可以否定醫生的影像學診斷。
比如醫生給病人做CT或者胸部X線檢查，發現了亞斷或者肺亞斷這樣的滲出性病變，根據影像診斷，醫生判斷這個病人很可能得了肺炎。但他臨床上并沒有急性發炎的表現，體溫和血象都沒有升高，醫生就不能做出“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的胸部病史和下肢的身體血栓，醫生需要考慮，是不是病人下肢深靜脈的血栓脫落跑到了肺動脈裡，引起了肺栓塞。
肺炎和肺栓塞的治療是完全不同的。肺部感染隻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緻病人猝死。
前面介紹了影像學診斷的步驟，接下來講講影像學究竟可以做哪些診斷。
大家千萬不要以為，到影像科出一個報告，就能知道是什麼病，這是不可能的。
影像學診斷分為三種，第一種是肯定性診斷。可以做肯定性診斷的疾病，往往在影像表現上具有特征性。根據臨床資料、體征和實驗室檢查，影像檢查不僅可以做出準确的定位診斷，也能做出定量和定性的診斷。
第二種是否定性診斷。比如某個病人有心絞痛，懷疑患了膽結石和膽囊炎。病人可以去做超聲檢查，如果膽囊裡沒有發現石頭，膽囊壁沒有增厚，那麼就可以排除膽囊炎的診斷。排除之後，醫生還要想到，這個病人是不是患有冠心病，因為冠心病也會産生心絞痛。
最後一種是可能性診斷。近二三十年，影像學發展得非常快，出現了不同種類的CT、磁共振，掃描速度越來越快，分辨率也越來越高。我們可以對疾病做定位或者定量的診斷，但是很可惜，我們往往無法做出定性診斷，隻能推斷出疾病有哪幾種可能性。
當然，我希望随着技術的發展，未來我們可以做的更多。
本文作者：劉偉
![K-近鄰算法以及圖像分類應用[圖]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACwAAAAAAQABAAACAkQBADs=)