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2016年11月23日 星期三

Computer Vision and Medical Imaging - William Edward Hahn



作者:老吕IO


IBM 在医学影像领域发力,一张照片就能诊断皮肤癌

皮膚癌在美國是一種高發疾病,每年都有 500 萬人被診斷患有此病,全美衛生系統為此要花掉 80 億美元,而這 500 萬人中有超過 10 萬例都是皮膚癌中致死率最高的黑色素瘤,它每年都會奪走超過 9 千條性命,而且這一數字還在逐年攀升。

在世界範圍內看,黑色素瘤也是公共健康的大敵。在澳洲,每年都有超過1.3萬新增黑色素瘤患者,致死人數更是達到每年 1600 人。在歐洲,每年黑色素瘤每年則會奪走 2 萬人的生命。

為了遏制黑色素瘤不斷攀高的死亡率,醫學專家需要與時間賽跑,盡早確診病人皮膚癌的類型。數據顯示,如果能及時發現並對症治療,病人五年內的成活幾率超過 98 % 。不過,一旦癌細胞擴散到病人的淋巴系統,成活幾率馬上就會降到 16 % 以下。

科技的發展為醫生提供了非常有效的工具。如今專業的皮膚科醫生,可以利用名為「皮膚鏡」(Dermoscopy)的影像技術,提早發現黑色素瘤,但這種方法依然面臨兩大挑戰。

  • 首先,醫學界能掌握此類技術的專業醫生數量嚴重不足,因此在許多偏遠地區病人的病情會被耽誤。如何讓此類診斷方式常態化、廉價化是當今醫學界最大的挑戰。
  • 其次,人非聖賢,孰能無過,在診斷過程中發生誤診是常事。數據顯示,想確診一例黑色素瘤,至少要進行九次手術活檢。而手術活檢不但會給病人帶來巨大的身體疼痛,還會浪費大量金錢。

因此,針對這兩項挑戰醫學界需要加大創新力度,提高黑色素瘤診斷的準確度。人類醫學發展至今,血檢一直是有效方式之一,而且這種方式快捷方便,普通醫生只需經過簡單訓練,就能在本地醫療機構,或實驗室完成檢驗工作。檢驗完成後,數據就能成為主治醫師下達診斷通知書的重要參考。

可惜的是,如今醫學界針對黑色素瘤,還沒有可靠的血液檢測方式。

醫生在未來能否只通過圖片就確診皮膚癌患者呢?

IBM 研究院一直致力於將新技術應用於皮膚圖像分析中去,參與該項目的除了醫學專家,IBM 的機器學習、計算機視覺和雲計算專家都投入了巨大的精力。此外,紀念斯隆凱特林癌症中心也為這項研究盡心盡力。

最近,IBM 就借助電腦視覺開發了一種新技術,未來只靠圖片就能準確的診斷患者是否患有黑色素瘤,就像現有的血液測試一樣方便快捷。

不過,擁有這樣神力的並非人類醫學專家,IBM 靠的是雲端分析服務。在它們的設想中,未來醫護人員只需利用皮膚鏡,拍攝一張病變患處的圖片,並上傳到雲端分析服務中心,不久後就能獲得詳細的檢測報告。

隨後,醫生只需詳細分析報告中的數據,就能判斷病人是否患了黑色素瘤。除了檢測皮膚癌,報告中的數據還涉及患者的皮下細胞結構,醫生能及時判定患者,是否還有罹患其他疾病的可能。

2015 年,IBM 的團隊就發佈了該診斷方法的初步研究報告。在報告中,IBM 描述了電腦視覺診斷方式的優勢。借助 MSK 和國際皮膚成像合作機構的幫助,IBM 已經拿到了初始數據集。在研究中,IBM 成績斐然,不過眼下這一算法還是不夠智慧,依然需要醫學專家描出圖中皮膚病變處的輪廓。

至於診斷結果到底準確與否,IBM 表示它們還未與人類醫學專家進行直接對比(2015年時)。

研究報告發佈後,IBM 一直在推進電腦視覺診斷技術的進步,其目標就是讓電腦自動辨識皮膚病變區域同時,提高分析的效率。同時,它們還力邀 8 位專家進行診斷效果比拼,結果發現,IBM 的電腦視覺診斷方式的表現,比此前的診斷方式要好上 3 倍,同時其準確度,與 8 位業內專家達到了相同級別。

這份全新的研究報告將在 2017 年正式發佈,不過康奈爾大學已經在 arXiv 的預發表服務器上發佈出該報告。

不過,需要注意的是這一診斷方式依舊處在早期階段。IBM 的電腦視覺診斷系統,如今只參與過 3000 例皮膚癌的診斷,而一個經驗豐富的醫師每天就能診斷 25 位病人,如果每月按 20 個工作日來算,醫師每年就能診斷 6000 個病人。

因此,IBM 系統的診斷水準,只能算是剛剛入行的醫學院學生而已,要想將該系統投入實戰,IBM 還得對其多加培訓。

不過,希望總是有的,如果電腦視覺診斷系統能擔起重任,醫生就能花更多時間在疾病的治療上了。

via IBM.com

                                                                                                                                                                                                                            


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