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| 本文作者： 李雨晨 | 2017-10-13 10:36 |
近日，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬兒童醫(yī)院的放射科悄然裝備上了一套人工智能軟件。數(shù)秒鐘內(nèi)，一張兒童左手的 X 光片就被自動識別，讀出骨齡。機(jī)器讀取的結(jié)果和水平較高的醫(yī)生相比，最大差距在3個(gè)月內(nèi)。
國家衛(wèi)計(jì)委最近一次發(fā)布的《中國居民營養(yǎng)與慢性病狀況報(bào)告（2015）》顯示，我國 6-17 歲的兒童青少年肥胖率超過 8% ，性早熟、矮小、小兒肥胖已經(jīng)成為我國目前三大小兒常見內(nèi)分泌問題，而性早熟會壓縮兒童的長個(gè)時(shí)間。隨著骨齡的老化，在骨骺線閉合后，人體身高就不會再發(fā)生變化，因此治療性早熟、矮小等疾病應(yīng)當(dāng)在年齡更小時(shí)及早介入。
臨床上通過骨齡檢測來判讀兒童的生物學(xué)年齡，通過生物年齡與日歷年齡的差異評估兒童發(fā)育狀況，了解兒童性成熟的趨勢，預(yù)測兒童的成年身高等，并廣泛用于影響兒童生長發(fā)育疾病的治療監(jiān)測，對一些兒科內(nèi)分泌疾病的診斷有很大幫助。
“我們需要這樣的人工智能與醫(yī)療實(shí)踐結(jié)合，能解決臨床實(shí)際問題，帶來臨床實(shí)在的價(jià)值，我們還計(jì)劃在未來通過人工智能技術(shù)，將浙江省兒童醫(yī)院專家的骨齡診斷經(jīng)驗(yàn)帶到全國的基層醫(yī)院，緩解基層醫(yī)院兒童保健醫(yī)療資源匱乏的問題，提高基層兒科醫(yī)生的骨齡診斷水平?！罢憬髮W(xué)醫(yī)學(xué)院附屬兒童醫(yī)院的舒強(qiáng)院長在與依圖醫(yī)療的戰(zhàn)略合作發(fā)布會上說。
“人工智能在我們兒科領(lǐng)域的應(yīng)用一定是非常廣闊的?！备稻医淌谠诮邮懿稍L時(shí)表示。
傅君芬教授是浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬兒童醫(yī)院副院長、內(nèi)分泌主任?，F(xiàn)任第8屆亞太兒科內(nèi)分泌學(xué)會秘書長、中華醫(yī)學(xué)會兒科學(xué)分會內(nèi)分泌遺傳代謝學(xué)組副組長、中國醫(yī)師協(xié)會青春期醫(yī)學(xué)專業(yè)委員會副主委等職務(wù)。
作為院方信息化工作的負(fù)責(zé)人和此次戰(zhàn)略合作項(xiàng)目的牽頭人，傅君芬教授和依圖醫(yī)療就兒童骨齡檢測的問題進(jìn)行了探索，目前，兒童骨齡智能輔助診斷系統(tǒng)已在浙大兒院得到臨床試應(yīng)用。
孩子最終能長多高？還能長高多久？臨床上有個(gè)最基礎(chǔ)的檢測手段，就是測骨齡。
需不需要查骨齡，具體要看幾個(gè)狀況：
一是小孩特別矮小，個(gè)子落后；
二是出現(xiàn)早發(fā)育的現(xiàn)象，一般來說，男孩子、女孩子分別在9周歲和8周歲開始發(fā)育；
三是看孩子有無其他異常，如身材特別肥胖等。 看到小孩骨齡大一歲或小一歲不用太過緊張，因?yàn)楣驱g判斷是有一定范圍的，比如7周歲的孩子骨齡在6-8周歲之間都是可以接受的。 另外，個(gè)子高的小孩骨齡也會偏大一點(diǎn)，所以骨齡大并不意味著早發(fā)育，光憑骨齡不能判斷孩子性發(fā)育的狀態(tài)。
雷鋒網(wǎng) AI 掘金志：骨齡檢測在兒童疾病篩查中的作用是什么？
傅君芬：“骨齡”是骨骼年齡的簡稱，是青少年兒童骨骼發(fā)育水平同骨發(fā)育標(biāo)準(zhǔn)比較而得出的發(fā)育年齡，它比年齡、身高、體重更能精確的反映出身體的成熟程度，更加準(zhǔn)確地反映個(gè)體的生長發(fā)育水平和成熟程度。
在發(fā)達(dá)國家，骨齡檢測早已被納入為青少年兒童體檢的重要一環(huán)，長期以來，我國缺乏大樣本的骨齡和身高長期追蹤觀察數(shù)據(jù)，中國健康兒童的骨齡數(shù)據(jù)庫并未建立起來，臨床應(yīng)用的骨齡檢測方法也各有弊端，沒有辦法滿足臨床要求。
雷鋒網(wǎng) AI 掘金志：針對骨齡，我們國家目前采用的主流分析法是哪些？它們都有哪些利弊？
傅君芬：人的骨骼生長發(fā)育受到遺傳因素、營養(yǎng)水平、飲食習(xí)慣、地理環(huán)境、人文環(huán)境等多重因素的影響，不同年代、不同種族和區(qū)域的兒童青少年的發(fā)育會有所不同。所以，針對不同民族和區(qū)域，也應(yīng)當(dāng)制定相應(yīng)的骨發(fā)育評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并隨社會發(fā)展因素的變化及時(shí)修訂。以往，傳統(tǒng)的骨齡片研判有兩種方法：
G-P 圖譜法和 TW3 計(jì)分法分別依據(jù)美國20世紀(jì)30-40年代和歐洲20世紀(jì)70-90年代的白人兒童，由于種族差異和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的變化，該標(biāo)準(zhǔn)不完全適用于東亞兒童。
為此，自20世紀(jì)60年代以來我國學(xué)者張果珍、顧光寧、張紹巖、葉義言等曾提出中國人骨齡百分計(jì)數(shù)法標(biāo)準(zhǔn)、手腕骨發(fā)育圖譜、CHN法、TW3-C、RUS-CHN及葉氏骨齡法等，為我國兒童青少年的骨齡評定做出了巨大貢獻(xiàn)。
然而不管經(jīng)典的 GP 圖譜法，TW 計(jì)分法以及在 TW2 或 TW3 基礎(chǔ)上改良的我國 CHN 法， TW3-C 法和葉氏法均存在這樣或那樣的不足。G-P 圖譜法簡單但主觀性強(qiáng)不夠精確； TW3 法精確但較為繁瑣，耗時(shí)長，需要對橈-尺-掌指骨13 塊骨(RUS(R)系列)，以及腕部7 塊骨(Carpal(C)系列)共20塊骨做8個(gè)等級的評分和計(jì)算，即便使用計(jì)算機(jī)軟件也需耗時(shí)15-30分鐘，臨床實(shí)際工作中難以推行。
G-P圖譜法由于使用簡便、直觀、耗時(shí)短，在國際上有較高的權(quán)威性，因此國內(nèi)外臨床實(shí)踐中仍廣泛使用該方法。然而由于許多兒童手腕骨的發(fā)育不一定像標(biāo)準(zhǔn)片那樣均衡，G-P 法在使用過程中最大的困難的仍然是整片比較的主觀性及不精確性問題。
雷鋒網(wǎng) AI 掘金志：是什么因素讓您想到將人工智能引入骨齡檢測中的？
傅君芬：骨齡最能體現(xiàn)兒童生長發(fā)育的狀態(tài)，國際上已經(jīng)形成了一套相對標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品骨齡圖譜法，能夠完成對骨頭各個(gè)細(xì)節(jié)的研判，經(jīng)過精密的計(jì)算達(dá)到一定的準(zhǔn)確度。但是解讀圖譜的過程繁瑣，全國大概缺了 20 萬的兒科醫(yī)生，所以解讀時(shí)間上特別慢。這次與依圖醫(yī)療的合作能夠達(dá)到既精準(zhǔn)又快速，迅速推廣成為可能。
我們兒科因?yàn)槊《?，變化快，都是“啞科”，小朋友不會表述，好多主觀的東西沒有辦法說出來。所以，我們怎么通過觀察一些客觀指標(biāo)來判斷孩子的疾病。我相信人工智能在我們的兒科應(yīng)用領(lǐng)域一定是非常廣闊的。
雷鋒網(wǎng) AI 掘金志：這款產(chǎn)品前期訓(xùn)練的樣本來源是哪些？樣本量有多少？
傅君芬：我們既然要做一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，就不能拿有疾病孩子的骨齡片來做參考，所以我們的樣本來源是我們醫(yī)院來做體驗(yàn)的這群人，浙江省兒童醫(yī)院是全國現(xiàn)代兒童醫(yī)院，我們這里病人的來源比較廣泛，所以這個(gè)樣本也有一定的代表性。排除各種可能會影響骨齡因素的骨齡片，訓(xùn)練機(jī)器來讀。機(jī)器學(xué)習(xí)的時(shí)候，就按照 TW3 計(jì)分法，拿20塊骨頭，每一塊骨頭8個(gè)等級去打分，就像量體裁衣一樣。排除特別矮小、早熟、肥胖的樣本，我們目前擁有的健康人群樣本量是1.4萬。
雖然現(xiàn)在骨齡系統(tǒng)已經(jīng)可以鑒別異常的骨齡，但是我們建立標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，一定要相對正常的。我們下一步是要建立一個(gè)正常人群的應(yīng)用，因?yàn)獒t(yī)院里的樣本雖然是相對正常的，畢竟還是基于醫(yī)院，為了提高樣本的代表性，我們要到學(xué)校、兒童幼兒班，從 0-18 歲不同年齡段男女的正常的骨齡片再去驗(yàn)證它。
雷鋒網(wǎng) AI 掘金志：在數(shù)據(jù)安全和數(shù)據(jù)標(biāo)注方面，院方都做了哪些工作？
傅君芬：我們和依圖的合作是一個(gè)很正規(guī)的流程，依圖醫(yī)療在研發(fā)骨齡診斷產(chǎn)品時(shí)，方案先后經(jīng)醫(yī)院倫理委員會探討、院領(lǐng)導(dǎo)研究、醫(yī)院技術(shù)科數(shù)據(jù)脫敏（保護(hù)患者隱私），是一個(gè)長時(shí)間的溝通流程。產(chǎn)品成型后，還需經(jīng)過醫(yī)院試用檢驗(yàn)。為了簽訂此次戰(zhàn)略合作協(xié)議，我們前期已經(jīng)溝通了半年。
與依圖的合作是作為科研項(xiàng)目遞交醫(yī)院，經(jīng)過醫(yī)院倫理委員會、科研處批準(zhǔn)才可以進(jìn)入醫(yī)院信息系統(tǒng)拿到一定量的數(shù)據(jù)。另外，軟件成熟后，我們還需要在院內(nèi)進(jìn)行推廣試用，這個(gè)主要看科室對這個(gè)東西的接受程度了，接受之后才能夠打通，不接受的話我們也是一點(diǎn)辦法沒有。
給機(jī)器貼標(biāo)簽這件事是很專業(yè)的，計(jì)算機(jī)軟件公司搞不定，所以一定要我們的放射科、內(nèi)分泌科的醫(yī)生反復(fù)跟蹤。一開始進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)注的時(shí)候，我們放射科40多個(gè)醫(yī)生都投入進(jìn)去，后來搞骨齡片的醫(yī)生也在幫助他們，但是后期就不用這么繁瑣。幾千張左右的數(shù)量就足夠訓(xùn)練機(jī)器了，后期醫(yī)生再稍微校正就行。
雷鋒網(wǎng) AI 掘金志：依圖的這款產(chǎn)品給你們帶來的實(shí)際效果怎么樣？
傅君芬：這套系統(tǒng)能通過智能閱片自動計(jì)算兒童骨齡，大幅減少醫(yī)生工作量；按照算法模型集成 GP/TW3 等主流骨齡標(biāo)準(zhǔn)可以判讀每塊手骨特征避免骨齡診斷的誤差，產(chǎn)品的精確度可以達(dá)到 0.1 歲，與醫(yī)生計(jì)算的骨齡值相比，誤差小于半年的占98%。
針對骨齡測算的軟件已經(jīng)開發(fā)出來了，但是還是需要人工一塊塊進(jìn)行打分，以我自己為例，在很熟練的情況下我最快也需要15分鐘，同一張骨齡片在不同時(shí)間段的評判也會有3個(gè)月的差距，誤差在半年以內(nèi)的就是專家級水準(zhǔn)了。對于基礎(chǔ)薄弱的醫(yī)院，沒辦法正確地判斷骨齡會耽誤治療。這款兒童骨齡智能輔助診斷系統(tǒng)在影像輸入后5秒內(nèi)，就可以輸出 AI 骨齡結(jié)果以及 TW3 骨齡。而且，利用機(jī)器來判斷骨齡，可以最大程度地避免人為因素的干擾。
國外關(guān)于人工智能測骨齡的項(xiàng)目幾乎沒有。前幾天我在華盛頓的時(shí)候，他們現(xiàn)在也是GP法，因?yàn)榕R床上應(yīng)付得過來。我認(rèn)為，中國醫(yī)療人工智能產(chǎn)品發(fā)展的這么快，一方面是產(chǎn)品需要，第二個(gè)是政策支持、第三個(gè)是醫(yī)院開放的心態(tài)。
雷鋒網(wǎng) AI 掘金志：浙大兒院未來還會在哪些科室上應(yīng)用上這些科技元素？
傅君芬：這款測骨齡人工智能產(chǎn)品的推出是我們的一次嘗試，我們成立這個(gè)科研項(xiàng)目的最終目的是推動建立中國兒童青少年骨齡判讀的標(biāo)準(zhǔn)。未來，對于兒科重癥疾病如嗜血綜合征等及慢性非傳染病如代謝性疾病等，我們都有希望應(yīng)用人工智能探索建立兒科疾病初篩系統(tǒng)，避免危重情況的發(fā)生。
我們也在嘗試將這些經(jīng)驗(yàn)落地到基層醫(yī)院，從醫(yī)聯(lián)體的角度來看，政府是鼓勵大型綜合醫(yī)院例如我們這種?？苾和t(yī)院把一些簡單的病放在基層治療。我們現(xiàn)在有40多位專家在縣市級醫(yī)院進(jìn)行幫扶，所以像骨齡之類相對容易一點(diǎn)的項(xiàng)目要往下推，讓基層醫(yī)院的醫(yī)生在人工智能產(chǎn)品的輔助下，能夠有頂級醫(yī)院專家的水平。這是一個(gè)趨勢，而且是政府導(dǎo)向的趨勢。
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