深度学习肺结节检测初步研究与经验分享—影像医师的第二双眼

提出了“三步走”的战略目标，宣布举 全国之力在 2030 年抢占人工智能全球制 高点
促进人工智能产业发展，提升制造业智 能化水平，推动人工智能和实体经济深 度融合
相比于美国，中国起步并不晚
深度学习推动医学影像研究发展
基于深度学习模型产出的医学影像论文近两年突增
内容
➢ 为什么我们需要人工智能？ ➢ 人工智能之深度学习如何学习? ➢ 目前临床上应用如何?价值？挑战？ ➢ 人工智能的未来?
劳动中解放出来！
肺窗
纵膈窗
骨窗
医学影像为什么需要人工智能？
➢ 精准检测、避免漏诊、早期诊断：
• 病灶小、多、密度有时较低（纯磨玻璃）； • 复查时结节变化轻微；
➢ 需要定量、提高诊断准确率：
• 肺结节的定性诊断有时非常困难； • 需要定量指标：大小、密度、体积（倍增时间）、成分所占比等；
➢ 挖掘信息、提高诊断准确率：
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医学影像为什么需要人工智能？
放射医师现状：工作量大、重复性劳动、常疲劳；漏 诊率高（尤其肺小结节） ➢ AI帮助医师更快捷地检测出病变； ➢ 不疲劳、无干扰； ➢ 会学习、不断积累、不忘记-有可能诊断超越人类。
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➢ 低剂量胸部CT 普查大大增加放射医师的工作量； ➢ 高分辨率CT扫描或螺旋CT扫描后薄层重组图片达300幅左右； ➢ 肺结节发生率8-51%，通常多发，96%小于10mm，72%小于5mm； ➢ 工作量大、病灶多、小、需要快速阅片，把医生从大量、重复
Face Recognition
AlphaGo
Pilotless Automobile
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人工智能企业的主要应用领域
仓储物流、智能导 购和客服
电商 零售
智能监控、安保 机器人
安防
智能投顾、智能客服、
金融 安防监控、金融监管
智能汽车、公公交通、 自驾 快递用车、工业应用 领域
人工 智能
教育
个人 助理
智能手机上的语音助理、 语音输入、家庭管家和 陪护机器人
• 单纯从阅片的量这个角度看，人工智能应该超过任何医生个体，积 累更多的“经验、知识”-海量信息、大数据
• 提取更多肉眼无法看到的“征象、特征”-影像组学 。
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多少病灶？
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病例: 48岁男性，直肠癌综合治疗6月余
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病例: 48岁男性 直肠癌综合治疗6月余 2017-12-01 AI发现而医师未 发现的结节 2018-01-22、2018-07-24 复 查结节增大
➢ 是研究计算机模拟人的某些思维过程和智能行为 的学科，涉及计算机科学、心理学、哲学和语言 学等，已成为一门广泛交叉的新兴前沿学
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人工智能的三个层次
• 弱人工智能（Artificial Narrow Intelligence ，ANI)， 擅长于单个方面或任务的人工智能；
• 强人工智能（Artificial General Intelligence ，AGI)， 是指在各方面都能模仿人类甚至和人类比肩的人工智能；
《国务院关于积极推进“互联网+”行动 将人工智能作为“互联网+”的十一个重点
的指导意见》
布局领域之一
2016年3月 2016年5月
国务院 发改委
《国民经济和社会发展第十三个五年 规划纲要（草案）》
《“互联网+”人工智能三年行动实施方 案》
提出要“重点突破新兴领域人工智能技 术”
培育发展人工智能新兴产业，推进重点 领域智能产品创新，提升终端产品智能 化水平
2011年，深度学习在人工智能大赛 Imagenet当中获得低于3%的错误率， 大大超越人类在该比赛当中的表现。
人工智能工业革命时代
2006年，Hinton教授在《科学》杂志上 发表的文章开启了“深度学习”在学术 界和工业界的“拓疆扩土”的浪潮。“深 度学习”区别于“专家系统”的三大特 点：1.“知识库”的建立无需依赖人类 专家，更全面、微观；2. 端到端的数据 训练，避免了“专家系统”逻辑推理的 局限；3. “成长型”模型：数据越多， 模型越准。
2016年7月 国务院 《“十三五”国家科技创新规划》
提出“重点发展大数据驱动的类人智能 技术方法”
2017年3月 国务院 《政府工作报告》
人工智能首次被写入《政府工作报告》
2017年7月 国务院 2017年12月 工信部
《新一代人工智能发展规划》
《促进新一代人工智能产业发展三年 行动计划（2018-2020年）》
医疗AI的发展对人
医疗
类影响深远!
健康
医疗健康的检测诊 断、智能医疗设备
ห้องสมุดไป่ตู้
智能评测、个性化辅导、儿童陪伴
人工智能+医疗的八大应用场景
Source: 出自亿欧2017人工智能赋能医疗产业研究报告
国家政策
时间
行政机关
相关政策
政策内容
2015年5月 2015年7月
国务院 国务院
《中国制造2025》
提出“以推进智能制造为主攻方向”
80年代末到90年代中期，人工智能的发 展进入低谷期。人们发现“专家系统” 运行速度慢，准确率低，并不能够实现 人类智能。
1997年，IBM深蓝 (Deep Blue) 战胜国际 象棋世界冠军Kasparov。但是深蓝并没 有试图挑战围棋，因为“专家系统”无 法应对围棋走棋的复杂程度。这也体现 出了“专家系统”人工智能的局限。
病灶大小有变化吗？
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深度学习的历史
人工智能 的发展历程
1980-1987年，“专家系统” 开始获 得认可。“专家系统”的基本原理： 第一步，根据人类专家的经验定义 知识库；第二步，根据知识库和逻 辑推理来解决问题。CAD辅助诊断是 80年代“专家系统”时代人工智能 的代表产品。
1956年，John McCarthy教授在达特茅斯 会议上首次使用了“人工智能”这一术 语，正式开启了人工智能领域的专门研 究。“人工智能”元年
• 超人工智能（Artificial Superintelligence，ASI)，牛 津哲学家，知名人工智能思想家Nick Bostrom把超级智能 定义为“在几乎所有领域都比最聪明的人类大脑都聪明很 多，包括科学创新、通识和社交技能。”
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Deep Learning
➢ 深度学习人工智能技术已经用于诸多领域。
AI肺结节检测初步研究与经验分享
---影像医师的第二双眼
夏黎明
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什么是AI?
➢ It is the science and engineering of making intelligent machines, especially intelligent computer;
➢ 是计算机科学的一个分支，研究、开发用于模拟、 延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用 系统的一门新的技术科学