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AI + 醫療 :食道癌早期篩查技術率先進入臨床預實驗

感謝閱讀騰訊AI Lab微信号第四篇文章,我們将從技術角度解析近期釋出的技術案例。同步發送的頭條文章則深度解析了剛結束的頂級學術會議ACL上的三大前沿研究及重點論文解析,敬請關注。

昨天,騰訊釋出了首款AI醫學影像産品——騰訊覓影,使用騰訊AI Lab技術的食管癌早期篩查也成為首個進入臨床預試驗的項目,實作了篩查一個内鏡檢查用時不到4秒,對早期食管癌的發現準确率高達90% 1 。

同時,騰訊還宣布發起成立了人工智能醫學影像聯合實驗室,中山大學附屬惡性良性腫瘤醫院(廣東省食管癌研究所)、廣東省第二人民醫院、深圳市南山區人民醫院成為首批加入聯合實驗室的合作醫院。

AI + 醫療 :食道癌早期篩查技術率先進入臨床預實驗

食管癌是常見惡性惡性良性腫瘤之一,治療時機非常關鍵,如果在癌症早期發現,隻需通過微創手術切除病變區域,治療成本低、基本無并發症、治愈的機率非常高。但我國早期食管癌檢出率低于10%,因為早癌病變特征非常細微,在檢查時人的肉眼很容易忽略,可能錯過最佳治療時機。同時,食管的發炎與癌症特征有很多相似性,經驗不足的醫生,有可能把發炎誤診為癌症,進而選擇錯誤的治療方案,導緻不必要的身體損傷。

中國食管癌現狀

早期食管癌檢出率低于10%

2015年新發現惡性良性腫瘤病理排名第三

新發現惡性良性腫瘤病例男性排名第四、女性排名第五

在食管癌篩查中,醫生要做的第一步是用内鏡篩查判斷病變特征,進而決定是否進行進一步病理檢查。這裡的内鏡圖像裡包含大量像素資料,在非常有限的篩查時間裡,機器能很快區分病竈之間的細微差别,提升早癌篩查識别率,同時更好辨識出發炎與癌症之間差異性,将兩者區分開來,幫助醫生進行更好的治療。

中山大學醫院管理處處長、廣東省食管癌研究所所長傅劍華教授介紹,AI在醫療上的應用越來越廣泛。國外開發主要聚焦影像識别系統,應用在皮膚科和眼科等。這次合作屬于内鏡圖像識别系統,可能在全球屬于首創。中山大學附屬惡性良性腫瘤醫院胸外科醫師羅孔嘉補充解釋,AI與内鏡結合少,原因包括内鏡圖像的拍攝非常困難。而且,比起有無病竈的診斷,病情嚴重程度的診斷技術含量更高。

騰訊AI Lab提出的技術流程曆經三個環節:首先通過食管判别模型,從包含非食管的大資料中辨識并留存食管資料;第二步,将食管資料送到第二個模型,把正常食管和病變食管差別開;第三步,将病變食管資料送到第三個模型,判斷是癌症還是發炎。

AI + 醫療 :食道癌早期篩查技術率先進入臨床預實驗
AI + 醫療 :食道癌早期篩查技術率先進入臨床預實驗

<small>食道癌識别 - 整體流程及相關技術<big>

在這個技術中,我們研究了如何将深度學習技術應用到食管癌識别的問題中,通過建構自動識别算法輔助醫生,提升其診斷效率和準确性。在研究中,這是一個典型的分類問題,目前有VGG和GoogleNet等比較成熟的算法。而成熟分類算法的效果并不理想,因為能知道一張圖像是否包含癌症,但缺乏定位到具體病變位置的表示資料。是以我們将一張食管圖像化整為零,采用Multi-Instance思路,在loss function中加入醫生經驗和醫學知識作為限制,提升了模型學習性能。在模型疊代過程中,我們也會積累少量精準标注資料,通過多任務方式,把這些資料的精準特征強化到前面的判别模型中,進而進一步提升模型識别效果。通過不斷将模型識别結果與醫生标注結果對比,精準标注資料不斷積累,模型也越加成熟。在曆時半年、多次疊代以後,判斷準确率和召回率的綜合名額F1-Score2最終達到了90%。

騰訊AI Lab于2016年4月成立以後,專注于基礎研究和應用探索的結合,提出了「學術有影響,工業有産出」的發展目标,目前技術已支援騰訊上百個産品,包括微信、QQ、QQ音樂、天天快報和應用寶等。

2017年3月,斬獲計算機圍棋大賽“UEC杯”冠軍的圍棋AI産品「絕藝」,背靠機器學習與強化學習等AI熱門研究,并在騰訊圍棋平台應用、遊戲AI研發領域具有較高價值。近日在QQ手機版本上線的「實時視訊濾鏡技術」,其相關論文也入選計算機視覺頂級學術會議CVPR,是研發向應用快速轉化的又一例證。

<small>1和2中的準确率指F-meaasure,是資訊檢索領域的常用評價标準,一般用于評價分類模型的好壞。F1-score是準确率與召回率的權重調和平均,當數值較高時,能說明檢驗方法比較有效。

關于騰訊覓影:8月3日在廣州舉辦的2017 “網際網路+”數字經濟中國行廣東峰會上,騰訊正式釋出AI 醫學影像産品「覓影」,并與多家合作醫院建立聯合實驗室。在騰訊公司内部,由騰訊網際網路+合作事業部牽頭,騰訊覓影聚合了包括騰訊AI Lab、優圖實驗室、架構平台部等多個AI技術團隊能力,把圖像識别、深度學習等技術充分發揮。AI與醫學的跨界融合,可以有效輔助醫生發現癌變征兆,将病魔遏制在搖籃裡。<big>