北京市延庆区“人工智能+两癌筛查”项目

作者:北京延庆卫健委 发布时间:2021-07-09
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“医院新兴技术创新应用典型案例”征集正在进行中,《中国医院》杂志社将组织专家遴选部分有推广和借鉴价值的案例在CHIMA 2021大会进行路演演讲,并将入选典型案例编入《2021年医院新兴技术创新应用典型案例集》,印刷成册分享给活动参与者。欢迎各相关单位踊跃参与。


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项目简介



(1)项目背景


近年来,乳腺癌、宫颈癌已经成为危害女性健康的两大杀手,且呈年轻化趋势。目前,乳腺癌发病率最高,已成为上升幅度最快、危害女性健康的恶性肿瘤之一,宫颈癌的发病率仅次于乳腺癌。但是,相对肺癌、胃癌等更凶险的癌症,“两癌”更易防治、治愈。早期“两癌”的五年相对生存率均可达90%以上,但发现越晚,生存希望就越低。乳腺钼靶和阴道镜检查是乳腺癌和宫颈癌的主要筛查手段。乳腺癌钼靶筛查主要依赖医生进行判读,由于个人经验差异往往容易导致诊断结论的不一致性。宫颈癌阴道镜筛查存在宫颈转化区的位置类型、宫颈癌前病变与癌定位识别困难,从而无法可靠的制定精准活检和治疗方案的问题。因此精准、及时的筛查并采取治疗措施显得至关重要。


延庆区自2009年开始“两癌筛查”工作,10年间筛查的年龄段逐步扩大,筛查覆盖的区域也越来越广。每年筛查人数由最初的9000人,扩大到2019计划的24000人。但是,负责“两癌筛查”的医生人数却没有增加,巨大的工作量容易出现疲劳从而造成漏诊。医生历经多年的筛查工作,虽然积累了大量筛查经验,但是筛查效率及质量不升反降。利用人工智能手段来提升“两癌筛查”的效率及准确率成为筛查医生的迫切需求。因此,延庆区卫生健康委发起并建设了“人工智能+两癌筛查项目”。


(2)建设内容


延庆区“人工智能+两癌筛查”项目主要包括两个子系统,一是宫颈癌早期筛查子系统,二是乳腺癌早期筛查系统。


针对乳腺钼靶筛查,“人工智能+两癌筛查”乳腺癌早期筛查系统利用AI进行乳腺肿瘤良恶性判别的人工智能系统,能自动检测乳腺病灶位置,并生成乳腺影像报告,辅助医生诊断。


针对宫颈癌早期筛查,“人工智能+两癌筛查”宫颈癌早期筛查子系统实时分析阴道镜获取的视频图像,可以实时辅助妇科医生快速辨别宫颈病灶定点区域,从而制定对应的活检与治疗方案。


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建设与开发



北京市延庆区人工智能+两癌筛查项目于2019年2月底上线运行。系统落地在延庆区负责“两癌筛查”的主要医疗机构延庆区妇幼保健院,系统采用私有化部署,通过加密、脱敏等安全技术实现患者隐私保护、数据保护。解决妇科医师资源不足与能力提升问题,提升了检查诊断与质控管理能力,减少主观经验的影响,提高了两癌的检出率。


(1)钼靶乳腺癌AI识别


1)建设框架


                                             

2)系统流程图


3)流程


①检查完成,医生工作站发送:患者、检查信息(乳腺钼靶检查);


②AI服务器根据DICOM协议获取PACS系统存储对应的检查图像,并产生AI结果;


③医生从PACS进入报告页面,发送StudyID给前置服务器,根据StudyID弹出该检查的AI结果Tip,点击Tip打开AI详情。


(2)宫颈癌AI识别


1)建设框架


2)系统流程图


3)流程


①开始检查:发送:患者、检查、设备信息;


②发送检查患者信息到工作站(设备信息匹配);


③前检查中:实时传输视频;


④发送视频关键图像给AI;


⑤AI返回病灶坐标和性质判断;


⑥实时推送AI结果。


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关键技术或产品描述



乳腺癌早期筛查子系统经过海量数据训练,提取出几百甚至几千个特征来定义某一病灶。然后通过特殊模型建立算法,将病灶特征进行更精准、更全面的定义。利用深度学习技术分析病人的钼靶图片,帮助医生实现两大功能:找到疑似病灶(包含肿块灶和钙化灶)的位置;分析病人患有恶性肿瘤的风险。


宫颈癌早期筛查子系统基于深度学习技术,对上万张内窥镜分型级数据进行学习分析,打造宫颈癌智能检测筛查工具,用于宫颈转化区类型识别。系统利用最先进的数据获取和组织手段,集成文本、图片、三维模型等格式数据,建设面向医疗行业应用的人工智能标准化基础资源数据库,通过数据标注管理平台,提高数据组织的效率和精度。针对面向医疗行业的标准化基础数据,利用深度卷积神经网络、深度循环神经网络、深度对抗神经网络等最先进的机器学习算法,提供自动标注、智能分类、资源入库评测、图像分类、图像分割、疾病检测等智能分析技术。


中国医学科学院肿瘤医院乔友林教授表示:“系统不但可以帮助医生诊断受检者有无宫颈癌变,还能利用算法,使宫颈活检更具目的性,减少不必要的活检。”


延庆区“人工智能+两癌筛查”系统具有较高的识别率,对乳腺钼靶的钙化检测敏感度高达99%,肿块检测敏感度为90.2%,良恶性判别特异度为96%。对宫颈癌检测的特异度为91.23%,敏感度为87.18%,准确度为89.86%。


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应用效果



延庆区“人工智能+两癌筛查”系统自2019年2月上线到2021年5月底,已辅助检查钼靶10055例,阴道镜2075例,其实用性、准确性、可靠性均得到了有效验证。


(1)效果分析


根据应用情况,系统的应用效果可以归纳为以下几个方面:


一是,解决了人工阅片/查看影像主观性强、诊断标准不统一的问题,使得诊断更加客观、可靠。


二是,大幅度提高人工诊断的速度,降低医生的工作量,提高了效率,同时还能防止医生疲劳工作带来的风险。


三是,人工智能判断比人工阅片/查看影像能更快、更精准的发现病灶,防止漏诊和误诊,给医生诊断加上了一层安全保障。


四是,通过辅助诊断让年轻医生快速的积累诊断经验,降低了学习成本,从而能有效解决“两癌筛查”人数多,医生资源不足的情况。


五是,有效降低人工筛查的人力成本和工作量,为进一步提升“两癌筛查”的普及率提供了保证。


(2)实际案例


1)乳腺钼靶案例:患者宋某某,59岁,AI提示左乳斜位,局部密度升高,人工诊断符合,诊断为四级。


2)阴道镜案例:患者张某某,女 ,48岁,因偶有接触性出血,细胞学TCT及病毒学HPV筛查均为阴性行阴道镜检查,I型转化区,人工智能分别于醋白试验开始时采图,于60秒、90秒、120秒后自动截图,提示活检率86%,人眼识别初步阴道镜诊断低度病变LSIL,医生根据阴道镜+人工智能提示行宫颈活检术,术后活检病理汇报,LSIL、HSIL不除外。


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总结



(1)本项目具有较好的社会效益


2009年3月,“在农村妇女中开展妇科疾病定期检查”这16个字被写进了当年温家宝总理作的政府工作报告,从此“两癌筛查”这项关爱妇女健康的公益工作在各地稳步推进。全国各地的筛查人数逐年递增,这让负责两癌筛查的各级医疗机构特别是区县级医疗机构的压力越来越大。“人工智能+两癌筛查系统”可以帮助区县级妇幼保健院解决缺乏高水平医技人员的难题,还可以防止人工阅片/查看影像主观性强、诊断标准不统一的问题,同时大幅度提高人工诊断的速度,让患者在更快的时间内获取到检查结果。通过“人工智能+两癌筛查系统”的支持可以方便医生将这两种危害女性健康的癌症,尽早地排除出来,做到早诊断、早发现、早预防、早治疗。因此“人工智能+两癌筛查系统”值得在开展两癌筛查的医疗机构以及开展钼靶和阴道镜检查的医疗机构推广,为关爱妇女健康做出一份贡献。


(2)存在一定问题但是未来可期


一是,包括“人工智能+两癌筛查”在内的医疗类AI系统都没有获得临床应用批准,目前在医疗领域的应用主要还是辅助性质的,完全应用于临床甚至取代医生的相关工作还有很长的路要走。


二是,AI实现"智能"的前提是"人工"提供的大数据进行训练,智能的准度有赖于人工的精度;无论是影像还是病理,AI无法诊断其未被训练的疾病,无法及时应变和创新;AI无法取代临床医师在决策中所具有的人文及社会特质;AI在乳腺癌、宫颈癌等领域的研究要应用于临床,还有待更多、更大规模的临床试验。


三是,2018年4月,教育部发文设立人工智能专业。2019年3月,教育部印发了《教育部关于公布2018年度普通高等学校本科专业备案和审批结果的通知》,全国共有35所高校获首批“人工智能”新专业建设资格。人工智能的未来可期。


申报单位:

北京市延庆区卫生健康委员会 


联合申报单位:

北京市延庆区妇幼保健院

案例技术方向:

医学人工智能


案例业务领域:

临床应用




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