發(fā)布日期：2017-09-29
“AI取代影像科醫(yī)生”的言論甚囂塵上，面對(duì)大趨勢(shì)和來(lái)勢(shì)洶洶的AI醫(yī)學(xué)影像產(chǎn)品，各界專家都表達(dá)了自己的觀點(diǎn)和看法。
但作為一個(gè)涉及多門學(xué)科的難題，任何一方都無(wú)法全面地剖析醫(yī)學(xué)影像AI。
在日前結(jié)束的圖像計(jì)算與數(shù)字醫(yī)學(xué)國(guó)際研討會(huì)（ISICDM2017）上，430多位來(lái)自信息科學(xué)（含計(jì)算機(jī)與電子工程等學(xué)科）、數(shù)學(xué)與醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的專家學(xué)者與臨床醫(yī)生聚首成都，圍繞人工智能+醫(yī)療、醫(yī)學(xué)圖像分析這類話題展開(kāi)深入的交流與探討。
紐約州立大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)家顧險(xiǎn)峰教授首先深入淺出地介紹了幾何方法在醫(yī)學(xué)影像分析中的深刻應(yīng)用，斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)物理中心主任邢磊教授高屋建瓴地綜述了放療技術(shù)的歷史與現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)與機(jī)遇。
隨后，江蘇省人民醫(yī)院放射科唐立鈞博士做了一期以“影像科醫(yī)生的思維方式”為題目的精彩報(bào)告，意在讓算法研究者們理解影像科醫(yī)生做的事情。與此同時(shí)，唐立鈞博士也分享了自己對(duì)當(dāng)前醫(yī)療AI的看法，引發(fā)聽(tīng)眾的強(qiáng)烈反響，報(bào)告之后許多理工科專業(yè)人員與唐立鈞博士開(kāi)展了長(zhǎng)達(dá)近一個(gè)小時(shí)的交流，氣氛十分熱烈。
唐立鈞博士認(rèn)為，雖然目前市場(chǎng)上有這么多AI醫(yī)學(xué)影像產(chǎn)品，但它們給放射科醫(yī)生帶來(lái)的幫助仍然十分有限，更別說(shuō)代替影像科醫(yī)生。
之所以會(huì)出現(xiàn)這樣的反差，根本原因在于外界人士和AI醫(yī)療企業(yè)并不清楚影像科醫(yī)生到底是如何思考和工作的。影像科醫(yī)生要做的事情其實(shí)非常復(fù)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(bào)告內(nèi)容，雷鋒網(wǎng)對(duì)其做了不改變?cè)獾木庉嫞?/p>
最近很多人都在說(shuō)，隨著AI技術(shù)的發(fā)展，十年后影像科醫(yī)生將不復(fù)存在。但事實(shí)上，他們并不知道影像科醫(yī)生是干什么的。不僅醫(yī)院外面的人不知道，很多醫(yī)院里面的人也不清楚，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(lái)簡(jiǎn)單介紹一下。
醫(yī)學(xué)影像的診斷原則
醫(yī)學(xué)影像的診斷原則主要有四點(diǎn)：
首先是熟悉正常。
影像科醫(yī)生需要熟悉各種不同的影像檢查技術(shù)。影像技術(shù)分很多種，醫(yī)院里常規(guī)使用的就有超聲、CT、磁共振、PET和核醫(yī)學(xué)等。影像科醫(yī)生在做診斷之前，必須熟悉所有這些技術(shù)，以及各種檢查方法的正常影像表現(xiàn)。
其次，影像科醫(yī)生還要熟悉人體各個(gè)部位的解剖學(xué)變異。因?yàn)槿烁酥g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?yōu)槭裁匆蒙疃葘W(xué)習(xí)和各種數(shù)學(xué)模型對(duì)人體進(jìn)行分析的原因。
此外，影像科醫(yī)生還要熟悉不同性別和年齡組的器官和結(jié)構(gòu)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(zhǎng)得也很高大，反而有些男性長(zhǎng)得很嬌小。所以要熟悉不同性別之間的差異。
另外，人類的成長(zhǎng)過(guò)程中，從孩子到青年、中年、老年，各個(gè)器官和系統(tǒng)也在不斷發(fā)生變化。影像科醫(yī)生要知道這是正常的影像表現(xiàn)。
最后，還要熟悉圖像上的偽影。假如你是搞CT和磁共振的，就知道CT和磁共振是根據(jù)loaddata重建出來(lái)的影像。重建的過(guò)程中有可能產(chǎn)生各種各樣的偽影，這是由機(jī)器物理特性造成的偽影。
再比如，早年做胸CT掃描和拍胸片的時(shí)候，醫(yī)生會(huì)叫病人屏住呼吸，這是為了減少器官運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的偽影。作為一個(gè)影像科醫(yī)生，你需要熟悉正常的掃描和拍片過(guò)程，并在此基礎(chǔ)上解讀偽影。否則就會(huì)把偽影當(dāng)成真實(shí)的影像，把它看成病變。
其次，影像科醫(yī)生還要能辨認(rèn)異常，即能夠發(fā)現(xiàn)受檢器官和結(jié)構(gòu)的形態(tài)變化。
比如，做CT掃描，你要知道器官和組織的密度有沒(méi)有發(fā)生變化；做超聲掃描，你要能發(fā)現(xiàn)回聲有沒(méi)有變化；做磁共振，要懂得觀察細(xì)胞的強(qiáng)度有沒(méi)有發(fā)生改變。發(fā)現(xiàn)異常后，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(duì)疾病的病理和生理變化有足夠的了解。
接下來(lái)還要分析歸納。
什么叫做分析呢？就是要觀察病變的位置和分布等信息。為什么要觀察這些？因?yàn)橛行┎∽儯涮卣骶褪前l(fā)生在特定的位置，具有特定的分布形態(tài)和病變數(shù)目。另外，不同病變的形狀也不盡相同，有圓形的、片狀的、不規(guī)則的等等。病變的邊緣也有所差異，比如腫瘤。不同腫瘤的生長(zhǎng)方式是不一樣的，有些腫瘤長(zhǎng)得慢，邊緣就比較光滑；有些腫瘤長(zhǎng)得快，邊緣就會(huì)產(chǎn)生毛刺；這可以作為區(qū)分良性和惡性腫瘤的依據(jù)。
接下來(lái)還要看病變的密度。密度主要是針對(duì)CT和X線而言的，指它產(chǎn)生的density。與之對(duì)應(yīng)的還有超聲技術(shù)的超聲回波和磁共振技術(shù)的信號(hào)強(qiáng)度。
最后還要分析器官的功能變化。比如分析心臟的厚度有沒(méi)有變化，收縮和舒張功能分別是怎樣的。心臟又分為四個(gè)腔室，右心房、右心室、左心房、左心室，它們的功能分別發(fā)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。假如病人的肝臟上長(zhǎng)了一顆腫瘤，那么醫(yī)生就要看看他周圍的胃和胰腺有沒(méi)有發(fā)生變化。這些都會(huì)對(duì)醫(yī)生的診斷起到提示作用。
那么，什么叫做歸納呢？就是把前面觀察到的種種影像特征歸納到一起，進(jìn)行對(duì)照、分析和評(píng)估，判斷其背后的病理意義和病理基礎(chǔ)，得出初步的診斷結(jié)果。
最后，影像科醫(yī)生還要進(jìn)行綜合診斷。
有時(shí)候僅靠影像特征無(wú)法最終判斷病人的病情，這時(shí)就需要結(jié)合他的臨床資料進(jìn)行綜合診斷。比如，我們根據(jù)影像判斷出某個(gè)病人可能患了肺癌或肺結(jié)核，同時(shí)臨床資料顯示，該病人有低燒、潮熱、消瘦等癥狀，我們就能判斷這個(gè)病人患的是肺結(jié)核而非肺癌。
影像學(xué)診斷有兩大難點(diǎn)——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(xiàn)上是一致的，這時(shí)候就需要通過(guò)其他方法來(lái)鑒別。同病異影則是指，同一種疾病在不同階段的影像表現(xiàn)是不同的。比如常見(jiàn)的肺結(jié)核可以分為四期：原發(fā)綜合征時(shí)期，肺門部會(huì)出現(xiàn)一個(gè)啞鈴狀的淋巴結(jié)腫大；慢慢變成急性肺結(jié)核后，肺部可能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)豎立狀的急性擴(kuò)散型結(jié)構(gòu)；到了慢性階段和經(jīng)過(guò)治療后，則又有可能出現(xiàn)一個(gè)空洞型的肺結(jié)核。
此外，并非所有的疾病都有異常的影像表現(xiàn)，有些疾病通過(guò)某一種檢查手段是辨別不出來(lái)的，需要借助其他手段加以鑒別。
影像學(xué)表現(xiàn)主要還是大體的病理表現(xiàn)，如果疾病沒(méi)有形成大體的病理表現(xiàn)，影像科醫(yī)生是看不出來(lái)的。這就是影像學(xué)和病理學(xué)的差異。影像科看到的是森林和樹(shù)木，病理科看到的則是樹(shù)葉。兩者可以是相關(guān)和相鄰的，也可以是不相關(guān)和不相鄰的。
醫(yī)學(xué)影像的診斷步驟
前面介紹了影像科醫(yī)生的診斷原則，下面再講講醫(yī)學(xué)影像診斷的步驟。醫(yī)學(xué)影像診斷的步驟可以分為四個(gè)方面：
一．了解影像學(xué)檢查的目的。
一個(gè)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(yī)生要知道，病人究竟是帶著什么目的來(lái)做檢查的。
假如病人是初診，那么他的目的可能是診斷疾病或者排除疾病。假如病人是治療后來(lái)做檢查，那么他很可能是要觀察治療的效果，比如腫瘤經(jīng)過(guò)治療后究竟是假的增長(zhǎng)，還是真的增長(zhǎng)了。
還有一種情況，臨床診斷已經(jīng)明確后再來(lái)做影像學(xué)檢查，那么它的目的是什么呢？觀察疾病的分期情況，這對(duì)治療起著決定性的作用。比如結(jié)腸癌的治療，假如是早期治療，可能在內(nèi)鏡下做一個(gè)套切就沒(méi)事了；但如果病變已經(jīng)侵害到了基層，治療方法就不同了，需要開(kāi)腹將腫瘤切除。甚至?xí)簳r(shí)不能手術(shù)切除，要先做化療，等病灶縮小后再進(jìn)行手術(shù)。
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．選擇合適的影像檢查手段。
針對(duì)不同的檢查目的，醫(yī)生選擇的影像檢查手段是不一樣的。醫(yī)生必須明確每種影像檢查手段的成像技術(shù)和檢查方法。
有的病人會(huì)抱怨，我到醫(yī)院看病，醫(yī)生連看都不看我，就讓我又做超聲，又做CT。做CT已經(jīng)這么貴了，為什么還要做磁共振？問(wèn)這種問(wèn)題的絕對(duì)是外行。如果CT能解決所有問(wèn)題，還發(fā)明磁共振干嘛？如果發(fā)明了磁共振就能解決所有問(wèn)題，還要發(fā)明PET干什么？
每一種檢查設(shè)備或檢查手段都有其優(yōu)缺點(diǎn)。影像科醫(yī)生必須了解各種檢查手段的技術(shù)、原理和優(yōu)缺點(diǎn)。
三．確定圖像質(zhì)量是否符合診斷要求。
前面提到過(guò)，病人來(lái)做檢查一定是帶有目的的，這個(gè)圖像是否能達(dá)到病人的目的呢？如果達(dá)不到，就需要再做其他檢查，或者結(jié)合臨床資料。
四．全面觀察，認(rèn)真分析。
所謂全面觀察，是指要觀察所有體位的圖像。醫(yī)生給病人拍胸部、足部或者膝關(guān)節(jié)的X片，往往不會(huì)只拍一個(gè)位置，而是會(huì)拍正斜位、正側(cè)位，甚至第三個(gè)位置。通過(guò)各個(gè)體位的圖像來(lái)觀察其解剖結(jié)構(gòu)和解剖結(jié)構(gòu)的變化。對(duì)于CT和磁共振技術(shù)，則需要對(duì)所有層面進(jìn)行觀察。
此外，還需要進(jìn)行對(duì)比觀察。比如，對(duì)比不同檢查手段的圖像，觀察CT拍出來(lái)的圖像是什么樣的，磁共振拍出來(lái)的圖像又是什么樣的。再比如，對(duì)比影像的動(dòng)態(tài)變化。有時(shí)候醫(yī)生會(huì)告訴病人，過(guò)三個(gè)月來(lái)復(fù)查，為什么要復(fù)查呢？因?yàn)殡S著時(shí)間流逝，醫(yī)生可以觀察到疾病的變化。比如，在沒(méi)有經(jīng)過(guò)活檢的情況下，如何診斷肺癌呢？方法之一就是動(dòng)態(tài)觀察，通過(guò)三個(gè)月或者半年的隨訪復(fù)查來(lái)對(duì)比它有沒(méi)有增長(zhǎng)或縮小。肺癌有特定的倍增時(shí)間，這里需要用圖像分割技術(shù)來(lái)準(zhǔn)確判斷它的倍增時(shí)間，從而診斷它到底是不是肺癌。
全面觀察異常的大小、數(shù)目和范圍，并初步分析其是否屬于同一種疾病的病理表現(xiàn)后，醫(yī)生還需要結(jié)合臨床資料做進(jìn)一步判斷。什么是臨床資料呢？臨床資料包含病人的年齡、性別、職業(yè)史、接觸史、生長(zhǎng)和居住地、家族史、癥狀、體征、檢查結(jié)果等信息。
我們知道，不同年齡和性別的人群，其好發(fā)疾病類型是不一樣的。比方說(shuō)，醫(yī)生在病人的肺門部分發(fā)現(xiàn)了腫塊，首先要看病人的年齡，如果病人是個(gè)小孩，那么他患的可能是肺結(jié)核、白血病或者淋巴瘤；如果病人是老年人，醫(yī)生就應(yīng)該警惕這是不是肺癌。再比如，干細(xì)胞癌好發(fā)于男性，干細(xì)胞腺癌——尤其是膽管癌，則好發(fā)于女性。
職業(yè)史和接觸史是如何影響診斷結(jié)果的呢？
職業(yè)史。假如一個(gè)礦工——尤其是矽礦的礦工，肺部出現(xiàn)了小結(jié)節(jié)，醫(yī)生就需要考慮到這可能是職業(yè)病的表現(xiàn)。
接觸史。假如一個(gè)病人從非洲的埃博拉病毒流行區(qū)域回來(lái)后發(fā)燒了，醫(yī)生首先就要想到，病人可能感染了埃博拉病毒。
生長(zhǎng)地和居住地。西北牧區(qū)是包蟲(chóng)病的多發(fā)地帶。假如某個(gè)居住在牧區(qū)里的病人出現(xiàn)了肝臟腫塊，醫(yī)生就需要考慮他是不是可能患了包蟲(chóng)病。
家族史對(duì)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(guān)。雖然并非你攜帶了某種基因就一定會(huì)發(fā)病，因?yàn)檫z傳病還涉及顯性遺傳和多個(gè)基因協(xié)同作用，但醫(yī)生在做診斷時(shí)經(jīng)常要考慮這方面的因素。比如某個(gè)患有多囊腎的家族，其后代的腎臟上出現(xiàn)了多個(gè)囊性的改變，醫(yī)生就需要考慮他患有多囊腎的可能性。多囊腎很可怕，沒(méi)法治，是天生的。
臨床的癥狀體征和隨時(shí)檢查，是醫(yī)生進(jìn)行影像診斷的主要參考依據(jù)。這些資料可以支持也可以否定醫(yī)生的影像學(xué)診斷。
比如醫(yī)生給病人做CT或者胸部X線檢查，發(fā)現(xiàn)了亞斷或者肺亞斷這樣的滲出性病變，根據(jù)影像診斷，醫(yī)生判斷這個(gè)病人很可能得了肺炎。但他臨床上并沒(méi)有急性炎癥的表現(xiàn)，體溫和血象都沒(méi)有升高，醫(yī)生就不能做出“這個(gè)病人患了肺炎”的最終診斷。相反的，由于這個(gè)病人有突發(fā)的胸部病史和下肢的身體血栓，醫(yī)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(dòng)脈里，引起了肺栓塞。
肺炎和肺栓塞的治療是完全不同的。肺部感染只需要抗感染就可以了，肺栓塞則兇險(xiǎn)得多，急性肺栓塞嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致病人猝死。
醫(yī)學(xué)影像究竟可以做哪些診斷？
前面介紹了影像學(xué)診斷的步驟，接下來(lái)講講影像學(xué)究竟可以做哪些診斷。
大家千萬(wàn)不要以為，到影像科出一個(gè)報(bào)告，就能知道是什么病，這是不可能的。
影像學(xué)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(xiàn)上具有特征性。根據(jù)臨床資料、體征和實(shí)驗(yàn)室檢查，影像檢查不僅可以做出準(zhǔn)確的定位診斷，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(gè)病人有心絞痛，懷疑患了膽結(jié)石和膽囊炎。病人可以去做超聲檢查，如果膽囊里沒(méi)有發(fā)現(xiàn)石頭，膽囊壁沒(méi)有增厚，那么就可以排除膽囊炎的診斷。排除之后，醫(yī)生還要想到，這個(gè)病人是不是患有冠心病，因?yàn)楣谛牟∫矔?huì)產(chǎn)生心絞痛。
最后一種是可能性診斷。近二三十年，影像學(xué)發(fā)展得非常快，出現(xiàn)了不同種類的CT、磁共振，掃描速度越來(lái)越快，分辨率也越來(lái)越高。我們可以對(duì)疾病做定位或者定量的診斷，但是很可惜，我們往往無(wú)法做出定性診斷，只能推斷出疾病有哪幾種可能性。
當(dāng)然，我希望隨著技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)我們可以做的更多。
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