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    C位出道!人工智能牽手醫學健康

    2018-09-27 14:42:17 來源: 中國科學院大學 作者:

    9月22-23日,2018年中國醫學人工智能大會(暨第一屆人工智能雁棲高端論壇)在中國科學院大學雁棲湖校區舉辦,國科大副校長徐濤院士,國科大計控學院副院長、中科院計算所副所長陳熙霖,中科院院士、北京大學教授程和平等多位人工智能及醫學領域的專家學者出席了此次會議。會議圍繞人工智能在醫學領域的發展和應用,討論了該領域的發展現狀、實際應用、未來趨勢等課題。本次會議由中國人工智能學會、中國圖像圖形學會、中科院計算所、中國科學院大學共同主辦,國科大計算機與控制學院共同承辦,國科大徐俊剛教授為會議共同主席。

    此次大會正值中國科學院大學建校40周年,徐濤副校長在大會致辭中特別提出:“國科大在人工智能及醫學人工智能方面已有布局。國科大人工智能學院是我國人工智能技術領域首個全面開展教學和科研工作的新型學院,聚焦于人工智能領域核心科學和關鍵技術,面向國際科學前沿,擁有包括腦認知與智能醫學在內的多個教研室,擁有中國科學院分子影像重點實驗室等多個研究機構。國科大將繼續推動醫學人工智能領域的發展。”

    國科大副校長徐濤院士致辭

    首屆人工智能雁棲高端論壇合影

    從1950年圖靈發表《計算機器與智能》,提出人工智能與圖靈測試,到2012年深度學習以絕對優勢獲得ImageNet圖像分類競賽冠軍,再到2016年AlphaGo戰勝國際知名圍棋手李世石,人工智能在以迅猛的速度發展。人工智能與各領域的結合也不斷加強,相互促進,推動了許多新興學科領域的研究發展,醫學人工智能應運而生。

     人工智能,為醫學賦能

    在眾多行業當中,醫療是一個數據密集型、腦力勞動密集型、知識密集型的行業,是一個非常有前途的人工智能應用領域。各個國家都非常重視人工智能技術在醫療領域的布局與應用,從去年到今年,我國密集出臺了許多醫療人工智能方面的政策與法規,大大加快推動了我國醫療人工智能產業的發展。

    “人工智能的職能是為醫生賦能”,南京信息工程大學徐軍教授在大會報告中提到。發揮人工智能的優勢,提高醫療診斷與治療的效率和準確率是醫學人工智能的出發點與落腳點。

    徐濤副校長在開幕致辭中介紹到:“在醫療的眾多場景當中,影像數據標準化程度最高、數據量最大,這為人工智能在醫療領域的應用提供了重要的基礎”。以上海長征醫院主任醫師劉士遠報告中提到的肺結節輔助診斷為例,通過大數據的學習,人工智能可以對肺結節CT影像進行智能檢測與識別,將探查到的疑似結節標記出來。這樣做一方面能夠代替醫療人員進行重復的機械性工作,提高效率,另一方面也能幫助醫生提高診斷的準確度。

    上海長征醫院主任醫師劉士遠

    除了醫學影像,人工智能在病例分析、精準手術、藥物挖掘、醫療風險分析等方面也起到了重要作用。 “我印象最深的就是清華大學廖宏恩教授在報告里提到的微創診療機器人,它又有定向定位操作,又有可視功能,感覺這波操作很可以”,參會的一位學生說道,“希望能看到人工智能在更多醫療方面起到作用吧。”

    人工智能,幫助醫生看得更清看得更遠

    中科院分子影像重點實驗室主任田捷作主題報告

    中科院分子影像重點實驗室主任田捷在大會報告上提到,通過復雜的非線性運算,人工智能可以“看到”醫學影像中更加復雜的一些新特征:小波、紋理、強度、模式……這些特征在人眼看來可能是沒有意義的,但是對于深度學習網絡來說,這些特征便是醫療診斷的關鍵,最終將疾病的特性聯系起來。也許你會問,影像科的醫生也能看片子判斷病情呀,這有什么用?其實,對CT、核磁等醫療影像來說,人眼只能識別輪廓、形狀、大小這樣有明確意義的特征,但對高維度的特征,人眼是無法識別的。同時,影像儀器為了方便醫生,會將原始圖像進行處理,這個處理過程會導致信息的改變或者損失。如果減少對原始影像的處理步驟,直接將原始的信息交給人工智能解讀、計算、分析,結果便會更加精準。從臨床反饋來看,同是結直腸癌的淋巴轉移預測,使用人工智能閱片可以將假陽性率從百分之七十降到低于百分之三十。

    毫無疑問,人工智能確實能幫助醫生看得更清、看得更遠。

    人工智能助力多模態診療

    在傳統影像學里,精神分裂患者的頭顱CT與MRI等檢查結果看起來往往與健康人群無異。因此,醫生很難借助傳統的影像輔助檢查方式幫助確診,更不必說輔助治療了。那么,精神分裂患者是否存在可觀測的腦部生理結構改變?通過“多模磁共振”技術,華西醫院給出了肯定的答案。(多模磁共振,就是多種智能影像檢查方式融合在一起,協同給出病灶評估的技術,與傳統的單一輔助檢查手段不同)

    四川大學華西醫院副院長龔啟勇

    華西醫院的龔啟勇副院長在會后訪談中提到,華西醫院已經在應用多模磁共振的研究成果,尤其是用于精神疾病患者的診斷與療效評價。不僅如此,多模磁共振技術還可以識別出各項功能活動對應的腦部區域位置。未來,醫學還可能采用靶向電極,精準刺激病變點的方式,對精神疾病進行干預治療。

    據了解,多模磁共振技術的核心便是使用人工智能將不同的影像序列融合在一起,讓深度神經網絡從多種不同的信息中提取、組合特征,提高診斷的準確率。通俗的理解就是,面對病情復雜的患者,醫生需要大量不同的影像和診療報告才能確定病情,然而這個工作量是巨大的,準確率也不一定高。但是有了人工智能的加持,今后只需要將病人的各類核磁圖像輸入計算機,便可以在短時間內得到一個置信度高的結果。

    生物醫學大科學裝置將落地懷柔科學城

    “我們希望能夠對生命體結構與功能進行跨尺度的可視化描繪與精確測量”,中科院院士程和平在報告中提到即將在北京懷柔科學城建成的生物醫學類大科學裝置——多模態跨尺度生物醫學成像設施。該設施是在國家發展改革委、教育部、中科院、北京市的大力支持下,聯合諸多單位與優勢力量,共同推動申報與籌建的。該項目在2016年12月被正式列為《國家重大科技基礎設施建設“十三五”規劃》10個優先建設項目之一,將于北京懷柔綜合性國家科學中心集中建設。

    中科院院士、北京大學教授程和平

    從分子到個體,該設施能夠根據不同的成像模態獲取不同的結構、功能和組成要素,從而更直觀地展示出相關的生命信息。我們期待著這一宏大項目的竣工,也期待著多模態跨尺度生物醫學成像設施為破解生命與疾病的奧秘做出貢獻。

    多模態跨尺度生物醫學成像設施 建設初步方案

    該裝置的所在地——懷柔科學城,坐落于長城腳下、雁棲湖畔。科學城以大科學裝置集群和前沿科技交叉研究平臺為核心,同時建設四區。其中的科學教育區即是中國科學院大學雁棲湖校區。懷柔科學城的建成,將更加有力地保障國科大師生的研究工作。

    懷柔科學城科學教育區——國科大雁棲湖校區 劉瀚鴻攝

    醫學人工智能研究中的國科大聲音

    國科大以“科教融合、育人為本、協同創新、服務國家”為辦學理念,與中國科學院直屬研究機構(包括所、院、臺、中心等)在管理體制、師資隊伍、培養體系、科研工作等方面高度融合。國科大與全國各地116個培養單位“共建、共治、共享、共贏”。近年來,隨著科教融合的不斷深化,國科大已依托京內外高水平培養單位成立了38個科教融合學院。

    國科大于2015年、2017年相繼成立存濟醫學院、人工智能學院,整合中科院相關研究所的教育與科研資源,開始了對醫學領域及人工智能領域全面化、系統化的科研和教學工作。

    中科院深圳先進技術研究院(以下簡稱“深圳先進院”)是國科大的培養單位之一。國科大研究生導師、深圳先進院研究員梁棟在報告中談到了傳統MRI(磁共振成像)全腦血管壁成像的問題:“傳統MRI所需時間較長,對于患者來說始終保持靜止較難做到,尤其是對于患有幽閉恐懼癥的患者,而輕微的移動又會降低采樣的精度。”梁老師針對這個問題,提出了目前課題組的研究方案:通過人工智能算法,縮短了MRI所需時間,并將二維成像轉化為三維成像,更加準確與直觀地呈現出全腦血管壁的影像。這些研究工作在國科大導師及學生的共同努力下完成,目前已申請了多項專利,其中不少技術已經應用到了臨床實踐中。

    中科院深圳先進技術院研究員梁棟

    同樣,孵化于中科院自動化研究所智能醫學研究中心的中科院分子影像重點實驗室,也在醫學影像領域做出了積極貢獻。在實驗室主任、國科大博士生導師田捷研究員的帶領下,實驗室在分子影像、功能影像、醫學影像分析與處理、智能醫學等相關領域的基礎理論研究、關鍵技術研發、成果推廣應用、專業人才培養等方面取得了系列化的顯著成果。

    無論是醫學還是人工智能,或是醫學+人工智能,國科大都在積極發出自己的聲音,為醫療行業不斷注入新的力量。未來,國科大將繼續聚焦于人工智能在醫學及其他領域的發展,不斷探索創新,為解決實際問題提供“國科大方案”。

    延伸閱讀:

    2018中國醫學人工智能大會由中國人工智能學會、中國圖像圖形學會、中科院計算所、中國科學院大學共同主辦,中國科學院大學計算機與控制學院、中國人工智能學會智慧醫療專委會、中國圖象圖形學學會醫學影像專委會、中國信息協會醫療衛生和健康產業分會共同承辦。今年是中國醫學人工智能大會第一次舉辦,由浙江大學計算機學院教授、浙大睿醫醫學人工智能研究中心主任吳健,中國科學院大學教授徐俊剛,北京郵電大學計算機學院教授張成文和中科院計算技術研究所副研究員趙地擔任大會共同主席。未來中國醫學人工智能大會將繼續辦下去,為推動中國醫療人工智能事業發揮更大的力量,下一屆大會將會在明年于浙江大學舉行。




    責任編輯: 桂楷東
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