《自然》刊登谷歌新成果:让AI看X光片,提升乳腺癌筛查正确率

南都讯 记者冯群星 AI在造福女性的道路上又前进了一步。北京时间1月2日凌晨,《自然》发表了一篇来自谷歌健康的论文。论文显示,AI能有效提升乳房X光造影筛查的正确率。

乳腺癌是导致女性死亡的第二大癌症,但早期发现和治疗可以大大改善存活率。目前,乳房X光造影筛查是已被证实有效的唯一筛查方法,许多发达国家实施了大规模的筛查计划。

然而,女性X光图像的解读仍然是个很有挑战性的工作:专家解读的准确性有很大差异,即便是最顶尖的临床专家,其表现也有待改进。如果出现假阴性,即就诊人实际有病却没有检查出来,会导致她无法得到及时治疗;反之,如果出现假阳性,则会给就诊人带来不必要的焦虑和对身体有伤害的诊断(比如需要从乳腺上提取细胞或组织样本的穿刺活检)。

为了提升乳房X光图像解读的正确率,谷歌健康的Shravya Shetty等人开发了一款AI系统。该系统由三个深度学习模型组成,它们分别从病变、乳房和整个案例的角度进行解读和诊断。系统的最终诊断结果来自三个模型汇总后的平均值。

为了评估该系统的效果,研究人员使用了分别来自美国和英国的两个数据集。其中,美国数据集包括3097张乳房X光图像,英国数据集包括25856张图像。结果显示,AI系统判断的假阳性分别减少了5.7%(美国)和1.2%(英国);假阴性分别减少了9.4%(美国)和2.7%(英国)。

X光图像出现疑似异常的女性,往往需要被召回做进一步检查。研究人员发现,美国和英国的数据集中,分别只有4.9%和22.8%的召回案例被确诊为乳腺癌。而AI系统有望快速找到30%-40%的需要优先诊断的病例,并在后续追踪中达到80%的确诊率。

准确性的提高,还将降低医院的人力成本。在英国,每个就诊人的X光片需要由两名放射科专家解读。论文称,有了AI系统,第二名读片人的工作量可以减少88%。

不过,研究人员也指出,对比医生和AI系统的诊断可以发现,一些病情只有医生诊断得出,一些病情则只有AI诊断得出。只有AI系统才能识别的癌症往往是浸润性癌——肿瘤呈不规则的网状且具有破坏性。

AI 和医生诊断出的不同癌症案例。图自《自然》。

如图所示,图a的癌症案例被AI正确识别,但所有六位放射科医生都漏诊了。图b则相反,AI没有发现,但所有医生都发现了异常。

据AI前哨站了解,乳腺癌筛查,是AI医疗中的热门方向。早在2016年,以色列贝斯医疗中心和哈佛医学院便展开合作,让AI帮医生快速识别乳房X光图像中的淋巴结情况。今年9月,美国食品药品监督管理局批准了美国首个AI乳腺癌辅助诊断系统Quantx,它曾在研究中减少了39%的乳腺癌漏诊率。

中国的乳腺癌发病率低于西方国家,但由于人口基数庞大,发病人数和增速均位于世界前列。据《中国妇女报》报道,中国女性早期乳腺癌中I期检出率仅有20%-25%,而欧美等发达国家则接近80%。在中国,也有许多研究团队在探索乳腺癌筛查中的AI应用。2018年,腾讯发布国内首个利用AI判别乳腺肿瘤良恶性的辅助医疗系统“觅影”。依图科技、科大讯飞等人工智能企业也开发或投资了相关技术。

论文全文链接:《International evaluation of an AI system for breast cancer screening》

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

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