《自然》刊登谷歌新成果:讓AI看X光片,提升乳腺癌篩查正確率

南方都市報 發佈 2020-01-02T06:19:59+00:00

論文全文連結:《Internationalevaluation of an AI system for breast cancer screening》https://www.nature.com/articles/s41586-019-1799-6

南都訊 記者馮群星 AI在造福女性的道路上又前進了一步。北京時間1月2日凌晨,《自然》發表了一篇來自谷歌健康的論文。論文顯示,AI能有效提升乳房X光造影篩查的正確率。

乳腺癌是導致女性死亡的第二大癌症,但早期發現和治療可以大大改善存活率。目前,乳房X光造影篩查是已被證實有效的唯一篩查方法,許多已開發國家實施了大規模的篩查計劃。

然而,女性X光圖像的解讀仍然是個很有挑戰性的工作:專家解讀的準確性有很大差異,即便是最頂尖的臨床專家,其表現也有待改進。如果出現假陰性,即就診人實際有病卻沒有檢查出來,會導致她無法得到及時治療;反之,如果出現假陽性,則會給就診人帶來不必要的焦慮和對身體有傷害的診斷(比如需要從乳腺上提取細胞或組織樣本的穿刺活檢)。

為了提升乳房X光圖像解讀的正確率,谷歌健康的Shravya Shetty等人開發了一款AI系統。該系統由三個深度學習模型組成,它們分別從病變、乳房和整個案例的角度進行解讀和診斷。系統的最終診斷結果來自三個模型匯總後的平均值。

為了評估該系統的效果,研究人員使用了分別來自美國和英國的兩個數據集。其中,美國數據集包括3097張乳房X光圖像,英國數據集包括25856張圖像。結果顯示,AI系統判斷的假陽性分別減少了5.7%(美國)和1.2%(英國);假陰性分別減少了9.4%(美國)和2.7%(英國)。

X光圖像出現疑似異常的女性,往往需要被召回做進一步檢查。研究人員發現,美國和英國的數據集中,分別只有4.9%和22.8%的召回案例被確診為乳腺癌。而AI系統有望快速找到30%-40%的需要優先診斷的病例,並在後續追蹤中達到80%的確診率。

準確性的提高,還將降低醫院的人力成本。在英國,每個就診人的X光片需要由兩名放射科專家解讀。論文稱,有了AI系統,第二名讀片人的工作量可以減少88%。

不過,研究人員也指出,對比醫生和AI系統的診斷可以發現,一些病情只有醫生診斷得出,一些病情則只有AI診斷得出。只有AI系統才能識別的癌症往往是浸潤性癌——腫瘤呈不規則的網狀且具有破壞性。

AI 和醫生診斷出的不同癌症案例。圖自《自然》。

如圖所示,圖a的癌症案例被AI正確識別,但所有六位放射科醫生都漏診了。圖b則相反,AI沒有發現,但所有醫生都發現了異常。

據AI前哨站了解,乳腺癌篩查,是AI醫療中的熱門方向。早在2016年,以色列貝斯醫療中心和哈佛醫學院便展開合作,讓AI幫醫生快速識別乳房X光圖像中的淋巴結情況。今年9月,美國食品藥品監督管理局批准了美國首個AI乳腺癌輔助診斷系統Quantx,它曾在研究中減少了39%的乳腺癌漏診率。

中國的乳腺癌發病率低於西方國家,但由於人口基數龐大,發病人數和增速均位於世界前列。據《中國婦女報》報導,中國女性早期乳腺癌中I期檢出率僅有20%-25%,而歐美等已開發國家則接近80%。在中國,也有許多研究團隊在探索乳腺癌篩查中的AI應用。2018年,騰訊發布國內首個利用AI判別乳腺腫瘤良惡性的輔助醫療系統「覓影」。依圖科技、科大訊飛等人工智慧企業也開發或投資了相關技術。

論文全文連結:《International evaluation of an AI system for breast cancer screening》

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1799-6

關鍵字: