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人工智能在子宫颈癌筛查中的应用 人工智能宫颈癌筛查系统有哪些

人工智能在子宫颈癌筛查中的应用

DL在医学图像分析中的应用已被多次总结和讨论[5‐8]。概括来说,其研究任务包括分类、检测定位、分割,现已在肿瘤、心脑血管疾病、眼科疾病、皮肤病等方面有所应用[9]。但是,成像原理差异大,缺乏大规模的训练数据集,监督学习中临床专家标注的工作量大且质量要求高等,是目前技术方面仍需解决的问题。

三、我国医学AI的现状

四、AI在子宫颈脱落细胞学检查中的应用

自动化阅片大多经过数字图像获取、图像预处理(滤波、去噪、锐化等)、图像分割(非重叠或重叠细胞分割,以得到每个细胞的细胞核、细胞质、背景区域)、特征提取和组合(颜色、形态、纹理等)、分类(二分类或多分类)几个步骤,最后得出诊断。该智能分析系统经过十几年的不断改进,已经取得一定的进展。最近,William等[10]总结了15年来30篇有关图像分析和ML应用于子宫颈脱落细胞自动化诊断和分类的文献,发现现有各种算法都可使得机器阅片取得较高的诊断准确率:使用CHAMP分割算法时,大多数结果的准确率接近93.78%;使用K最近邻(K‐nearestneighbor,KNN)和支持向量机(supportvectormachine,SVM)算法进行二分类时,准确率可达99.27%和98.50%。

目前,临床上有3种具有代表性的检测设备已投入使用并取得成功,分别为PapNet(美国NeruomedicalSystems公司产品)、AutoPap(美国TriPathImaging公司产品)、ThinPrep(美国Hologic公司产品)。PapNet用于传统的巴氏涂片,包括扫描和复诊两部分,从每张涂片上找出最可疑的128个细胞,由细胞学专家进行复验,有可疑异常细胞时借助自动定位系统在原始涂片上找到该细胞,进一步评估。该方法的敏感度低于细胞学专家,但可以找到人工检测阴性涂片中的变异细胞,降低漏诊率。AutoPap既可以用于传统巴氏涂片,也可以用于单层细胞涂片,根据涂片中不同细胞的组成给出0~1间的分数,反映变异细胞出现的可能性,然后与预设阈值比较,决定该涂片是否由细胞学专家复验,该方法可以检出34.5%的假阴性涂片[11]。2003年的1项临床研究表明,AutoPap读片的敏感度与人工读片几乎一致,特异度稍高[12]。ThinPrep用于单层细胞涂片,扫描整个涂片,确定22个包含异常细胞的观察区域,由细胞学专家确认,如无异常细胞则为阴性无需重检,如任一区域有异常细胞则需重检整个涂片,既提高了诊断性能,又提高了筛选效率。

CytoProcessor(法国DATEXIM公司产品)是1种新的子宫颈细胞学筛查系统,与其他方法不同,其可以对涂片中的异常细胞逐一记录,并且将异常细胞按照巴氏分级由高到低排列。Crowell等[13]发现,CytoProcessor在保证特异度的同时,提高了诊断的敏感度,并极大地提高了工作效率。具体来说,在57例未明确诊断意义的不典型鳞状上皮细胞(ASCUS)及更高级别病变中,传统人工显微镜读片方法的漏诊率为2.0%,而CytoProcessor的漏诊率为1.4%,且可节省时间(1.86h/100张涂片)。此外,CytoProcessor完全使用数字图像,这使远程诊断成为可能。

在我国,AI应用于子宫颈细胞学筛查的优势尤为显著,应用前景广阔。美国妇产科医师协会(ACOG)指南推荐,25~65岁无高危因素的妇女每3年进行1次子宫颈细胞学筛查。而现实情况是,我国的注册病理科医师不足20000名,据国家统计局第6次人口普查,适龄筛查女性人数为380352945例。也就是说,除外因高危因素复查产生的额外片源,每个病理科医师全年无休地工作,每天仅妇产科的子宫颈细胞学涂片就需阅17余张,任务繁重。AI辅助阅片的优势便更好地体现出来,其可同时处理数百张涂片,将病理科医师从繁重的重复劳动中解放出来,最终提高临床工作的整体效率;与此同时,其阴性预测值高,可有效降低漏诊率。

但是,由于子宫颈细胞的形态结构复杂、实际子宫颈细胞图像的特点以及现有智能分析系统各环节的方法存在局限性,AI在子宫颈细胞学筛查中的应用仍有待发展。另外,选择何种液基细胞制片设备也有待商榷。2017年,荷兰的1项研究表明,相对于传统细胞学检查方法,SurePath设备制片后结果阴性的妇女3年内发生子宫颈癌的风险降低19%,而ThinPrep设备制片后结果阴性的妇女3年内发生子宫颈癌的风险升高15%[14]。

五、AI在阴道镜中的应用

阴道镜可放大观察子宫颈和阴道穹隆处的表面血管和上皮,发现肉眼不能发现的微小病变,确定活检部位,进一步行组织学诊断,其准确率直接影响着子宫颈癌筛查的质量。然而,阴道镜不仅受醋酸溶液、复方碘溶液、光源等众多客观因素的影响,检查医师的能力这一主观因素对筛查准确率的影响更大,尤其在中、低经济发展地区,医疗设施资源和医师资源不足,阴道镜诊断的质量参差不齐。国际癌症研究机构的1项研究表明,在印度和非洲地区,阴道镜检查的敏感度和特异度分别为56.1%~93.9%和74.2%~93.8%[15];在我国,中国医学科学院肿瘤医院既往开展的17项子宫颈癌人群筛查研究表明,在HPV阳性且细胞学结果为ASCUS的人群中,有1/3的子宫颈上皮内瘤变(CIN)Ⅲ及以上级别病变在阴道镜检查中漏诊[16]。

AI阴道镜辅助诊断系统是将阴道镜与AI相结合,为解决上述问题提供了新的手段。该系统对阴道镜图像中的病变区域做出判断,帮助阴道镜检查医师确定活检部位,对提高阴道镜诊断的准确率有极大帮助。

六、AI在子宫颈癌光电筛查系统中的应用

子宫颈癌筛查系统初善仪(TruScreen,TS)是基于AI的便携式精密光电传感器,于2007年获我国国家食品药品监督管理局批准使用。

TS的操作简便,用窥器暴露子宫颈后,拭去子宫颈表面分泌物,以探头接触子宫颈表面的每一点,完整采集子宫颈上皮的光电信息。该方法应用了不同组织电阻抗不同,以及对光的反射、透射、吸收及散射不同,对收集的光电信号进行分析,并与标准化数据库中的样本数据进行比对,从而输出“正常”(包括正常鳞状上皮、正常柱状上皮、上皮化生、单纯的HPV感染改变)或“异常”(包括CIN、子宫颈癌)的诊断结果,实现实时诊断。

至今,已有多个团队对该方法进行了评价。2003年,Singer等[20]发表了TS在英国651例妇女中进行的临床研究,结果显示,检出CINⅠ、CINⅡ和Ⅲ的敏感度分别为67%和70%。2010年,Pruski等[21]在波兰对250例妇女进行了临床研究,结果显示,检出CINⅠ的敏感度为81%,检出CINⅡ和Ⅲ以及子宫颈鳞癌的敏感度为100%。在我国,2017年,李卫平等[22]的研究表明,在55例TCT结果为阴性的患者中,有17例病理检查结果为阳性,TS可以检出14例,有3例漏诊,敏感度达到82.4%,特异度达到86.8%。2018年,1项包括2730例患者的荟萃分析显示,TS检出CIN的敏感度和特异度分别为76%和69%[23]。2019年,齐伟宏等[24]对468例患者进行的研究表明,TS检出CINⅡ及以上级别病变的敏感度(90.3%)高于细胞学检查(82.0%),特异度(57.0%)同样高于细胞学检查(36.5%);HPV+TS联合方案与HPV+细胞学联合方案的敏感度相当,均达到100%,但前者的特异度更高。2019年,王宝金等[25]对315例妇女进行的研究表明,TS无论单独应用还是与HPV或TCT联合应用,均能提高特异度和与病理检查结果的一致性。

鉴于操作简单、结果可即时取得、主观干扰因素少等优点,TS作为筛查方法的另一种选择,在医疗资源缺乏的地区可替代子宫颈细胞学检查,而在医疗资源丰富的地区可与其他筛查方法联合应用,提高筛查准确率。需要指出的是,对于鳞柱交界区位于子宫颈管内的绝经后患者,不推荐单独使用该方法。

综上所述,在子宫颈脱落细胞学检查中,AI辅助的筛查效率高、漏诊率低、可实现远程诊断,可以部分替代人类智能;在阴道镜检查中,AI可帮助阴道镜检查医师确定活检部位,提高阴道镜诊断的准确率;而AI光电筛查系统更具有操作简单、敏感度和特异度高、实时诊断的优点,有望替代细胞学检查或与其他方法联合应用。因此,AI在子宫颈癌筛查中有一定的应用前景。但是,AI在医疗领域中的应用还处于尝试阶段,面临诸多技术和监管等方面的挑战。AI终究只是由人类创造的1项技术手段,缺乏人类特有的情感与责任,不能取代能够同时给予患者医学指导和人文关怀的临床医师。因此,将不断发展的AI与人类智能相结合,才是对患者及医师最明智的选择。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突

参考文献:略

本文编辑:姚红萍

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华为AI人工智能辅助宫颈癌筛查系统, 病理诊断更智能

华为AI人工智能辅助宫颈癌筛查系统,病理诊断更智能(图片来源:全景视觉)经济观察网记者刘可医生只需将宫颈细胞图像上传到人工智能辅助宫颈癌筛查系统中,不出40秒检测报告就可自动生成。在今日(6月11日)的中国生物产业大会上,广州金域医学检验集团股份有限公司(以下简称“金域医学”603882.SH)与华为技术有限公司携手举行了人工智能辅助宫颈癌筛查研发成果发布会。病理诊断一直被业内认为是肿瘤诊断的“金标准”,是指对活检或手术切下的肿瘤样本,固定染色后,在显微镜下进行组织学检查,以诊断疾病。但我国一直面临着病理医生数量上严重不足、地域上分布不均的状况。“国家自2009年开始推行‘两癌筛查’,截止到2018年,十年间也只筛查了7000万人,只有21.4%的筛查覆盖率也体现出细胞学医师的匮乏。”细胞学专家梁小曼在会上介绍道。“两癌筛查”指乳腺癌和宫颈癌的筛查。金域医学首席信息官李映华介绍称,金域医学与华为云从2018年7月开始,为解决病理诊断行业痛点而合作开展了人工智能辅助宫颈癌筛查系统的研发工作。金域医学拥有4350万宫颈细胞学筛查样本,基于样本金域医学筛选出20万图像块的病理标注数据,有超30位病理医生参与相关工作,6名高年资医生进行全职标注,5名细胞病理专家负责审核指导工作。华为云则是通过ModelArtsAI开发平台开发研制宫颈细胞学AI分析系统,通过输入病例图像,采用半自动化标注的方式对病例图像进行图像分析,进而生成检测报告。项目带头人、金域医学病理部主任罗丕福在会上介绍了人工智能辅助宫颈癌筛查系统的验证成果,“在以1000例、10000例、超140000例的检测验证中,所有样本的阴性准确率都高于99%,阳性检出率高于99.9%,排阴性在大规模验证阶段超140000例检测样本中达到61.94%。”梁小曼向经济观察网记者解释称,宫颈细胞形态相对单一,平均3至5年就要重新筛查一次,其中90%的宫颈细胞都呈阴性,对于细胞学医师来说工作量巨大而且工作枯燥。人工智能辅助宫颈癌筛查系统的排阴性达61.94%,可大大减轻细胞学医师在宫颈细胞筛查上的工作。尽管人工智能辅助宫颈癌筛查系统能较大程度的减轻细胞学医师负担,但因该系统还未获得国家食品药品监督管理总局(CFDA)审批通过,金域医学也不能对其进行法律授权,所以该系统的应用范围还是仅局限于金域医学企业内部。金域医学表示将对人工智能辅助宫颈癌筛查系统大范围验证,进行质量控制,同时也在着手CFDA注册准备工作。华为云AI高级技术总监涂丹丹也在会上表示,人工智能辅助宫颈癌筛查系统也是华为云AI落地的一次新尝试。从海量重复场景数据出发,借专家经验、行业智慧,以AI作为实践路径,从而实现多域协同体现社会、商业价值,再以AI分析结果补充数据,是华为云AI探索落地场景所得出的经验。未来,华为云AI也将在血液病、肾脏病、罕见病、分子病理、质谱分析等方面继续与金域医学展开合作。更多关于人工智能的知识,可以登录华为云学院(https://edu.huaweicloud.com/c...),观看免费课程。

人工智能新技术助力基层宫颈癌筛查

人工智能新技术助力基层宫颈癌筛查作者:妇产科在线来源:2019/9/2610:05:51阅读4339点赞0评论0

2019年9月18日,妇幼健康研究会在京召开全国互联网+宫颈癌筛查新技术应用研究项目(以下称“项目”)总结会。据妇幼健康研究会常务副会长张世琨介绍,项目自2016年9月1日至2019年8月31日,共完成宫颈癌筛查282581例,其中阳性例数16433例,筛查阳性率5.82%,明显高于传统方法的平均筛查水平。人工智能(AI)新技术在基层的应用,符合中国国情,能够提高宫颈癌筛查的准确率,减轻病理人员工作量,提高基层服务能力,让群众更加满意。

第十二届全国人大农业与农村委员会副主任委员、妇幼健康研究会会长江帆,国家卫生健康委妇幼健康司原司长、妇幼健康研究会常务副会长张世琨,国家卫生健康委妇幼健康司副司长宋莉,中国科学院动物研究所研究员、妇幼健康研究会副会长段恩奎,中国疾病预防控制中心慢病中心研究员、妇幼健康研究会副会长王临虹,北京大学公共卫生学院教授、妇幼健康研究会副会长刘民等领导专家出席会议,妇幼健康研究会秘书长王永发担任会议主持。

国家卫生健康委妇幼司领导致辞

国家卫生健康委妇幼健康司副司长宋莉致辞

国家卫生健康委妇幼健康司副司长宋莉首先代表国家卫生健康委妇幼健康司向本次大会的召开表示祝贺,向长期以来关心、支持、帮助妇幼健康事业发展的各界领导、专家和同道表示衷心的感谢。她讲到,妇女是推动社会进步和人类发展的重要力量,妇女健康关系着社会和谐、家庭幸福和民族未来。多年来,国家高度重视妇女健康权益的保障,不断加大投入,推动改革,以促进妇幼健康服务公平可及,所取得的成效也得到了国际上的高度赞赏。

她指出,宫颈癌是我国妇女常见的恶性肿瘤,严重危害妇女生命健康。长期以来,我国政府高度重视妇女宫颈癌防控工作,不断推动两癌检查工作的开展,不断完善检查服务模式,不断提高基层防治和服务能力。通过建立整合型两癌防治体系,为妇女提供健康教育、免费筛查、诊断治疗、追踪随访的连续服务,我国已基本形成政府主导,多部门协作,专家支持,社会力量参与的两癌防治机制,但我国宫颈癌防治工作仍面临诸多困难挑战。

她表示,我国宫颈癌发病率呈上升趋势,宫颈癌检查尚未形成长效投入保障机制,而健康中国行动及国际消除宫颈癌目标也对推动两癌检查工作提出新的要求。妇幼健康研究会开展了一系列研究项目,在人工智能新技术应用于宫颈癌筛查方面取得了积极的进展,有效提高了基层宫颈癌筛查质量与效率,推动了宫颈癌早诊早治,促进了妇女健康事业的发展。她还希望与会人员可以通过本次会议交流总结项目经验,为今后项目成果转化打好基础,努力将我国宫颈癌防治工作进一步推向深入,围绕妇女儿童健康需求,让更多更好的科研成果和创新技术惠及广大妇女儿童,为健康中国建设作出更大的贡献。

妇幼健康研究会常务副会长张世琨做三年项目工作总结

妇幼健康研究会常务副会长张世琨讲到,项目三年前在京启动,三年后在京总结,希望大家可以在本次会议上学有所获,结合工作,抓好落实。她给出三点意见:

1.项目取得积极成效。我国宫颈癌发病率形势严峻,且呈年轻化趋势,宫颈癌防治工作成为新时代妇女健康事业的重要使命。但当前我国宫颈癌筛查覆盖率低,与目标要求存在差距,而基层普遍缺乏专业阅片人员,现有技术也具有其局限性,筛查质量也需要提高。针对这些问题,2016年起,项目率先将人工智能新技术引入宫颈癌筛查的实际工作中,探索宫颈癌筛查的新模式,18个妇幼健康服务机构作为项目单位,其技术流程进展顺利,业务能力得到提升,同时也使科学知识得到普及,人民群众获得感增强,促进了筛查新模式的建立。

2.国家科技发展新要求激励更加努力工作。科技实力和创新能力是影响人们生活、国家强大的重要因素,互联网+医疗健康成为国家战略,缓解看病就医难题,提升医疗服务、人民健康水平,推进远程医疗,覆盖城乡医疗机构成为当前的主要任务。项目符合国家战略方针,符合新时代预防为主的理念,符合健康中国行动的要求,符合基层新阶段的现实需求,为提高基层现代化服务积累了实践经验。项目采用我国自主研发的新技术,准确高效,处于国际领先水平,为广泛开展宫颈癌筛查工作提供了新的机遇。

3.今后的打算。项目结束,但战胜宫颈癌的工作任重道远。各项目单位应当总结经验,发现问题,不断探索,继续做走在前面的人,要了解国家重大部署,积极响应;发挥优势,继续前行;再接再厉,为健康中国行动做出努力。妇幼健康研究会也将继续关注宫颈癌筛查工作,不断探索新形式,立足科学研究建立更多项目,推动宫颈癌防控工作的进行。

她指出,宫颈癌防控是一个完整链条,筛查仅仅是第一步,各单位人员应积极探索和学习,始终将为了每一个妇女,维护每一个妇女的健康作为目标,始终不忘初心,牢记使命,为妇女健康事业发展、健康中国建设作出更大的贡献。

为优秀项目单位颁发奖牌

国家卫生健康委妇幼健康司与妇幼健康研究会领导为河北省魏县妇幼保健院、山西省妇幼保健院、山西省古交市妇幼保健计划生育服务中心、河南省伊川县计划生育服务站医院、深圳市龙岗区坂田妇幼保健计划生育服务中心等五家优秀项目单位颁发奖牌。

优秀项目单位代表发言

刘文霞主任:立足以人为本,注重便民惠民——全国互联网+宫颈癌筛查项目工作情况汇报

深圳市龙岗区坂田妇幼保健计划生育服务中心刘文霞主任首先感谢了妇幼健康研究会对基层工作的支持,随后进行工作汇报。她讲到,中心开展项目以来,取得了可喜的成绩。人工智能新技术应用于基层宫颈癌筛查的主要做法包括强保障,确保形成战斗力,确保组织保障、资金保障、人才保障及阵地保障;广宣传,扩大对外影响力,多平台多方式宣传;拼服务,深度挖掘潜能力,为广大妇女提供标准化、便民化、定制化服务。该项目四大优势为降低成本,提升质量,建立宫颈癌防控新模式以及推动妇幼健康水平的提升。刘主任还介绍,中心下一步将积极开发领导层,严格执行宫颈癌筛查实施方案,提高技术人员服务能力,推进基层分级诊疗制度建设,始终坚持“大妇幼、大健康”理念,推动“以治病为中心”,向“以人民健康为中心”转变,继续大力开展“全国互联网+宫颈癌筛查”项目工作,坚守妇幼健康工作者保健康促发展的初心与使命,为提升妇幼健康服务质量、助力健康中国做出积极贡献。

专家报告

王临虹教授:人工智能宫颈癌筛查效果评价研究(2017-2018)

中国疾病预防控制中心王临虹教授从研究背景、研究目的、研究内容与方法、主要结果、研究结论几方面内容展开讲解。她讲到,过去30年,全球范围内宫颈癌发病水平呈下降趋势,但我国发病率呈上升趋势。通过介绍2004-2014年十年间中国人群宫颈癌筛查率变化,王教授指出中国子宫颈癌防控体系面临挑战。鉴于当前宫颈癌严重威胁女性健康,针对人工智能筛查技术的评价不足,现有筛查方法取得显著成效及其在中国人群筛查中的局限性,中心开展此项研究。目前的筛查方法主要包括细胞学筛查与HPV-DNA筛查,基于人工智能(AI)的细胞学TBS具有定量化、自动化、标准化的特点,但也面临准确性、预测能力及成本效益如何等问题。

她表示,研究通过开展多中心临床试验,社区人群筛查及微观经济学和卫生建模的方法,评价了不同筛查方法的临床效果、人群筛查效果、人群筛查成本效益。研究结果认为人工智能系统的阅片满意率较高,准确度与灵敏度较高,可以作为人群宫颈癌筛查初筛方法,特别是用于基层细胞学医生缺乏和技术匮乏地区为佳。最后,王教授汇报了我国妇幼健康行动中两癌检查项目的进展,强调加强健康教育,提高妇女自我保护意识,建立多元立体的防治体系以及以农村为重点,逐步扩大两癌检查覆盖面。

刘民教授:全国互联网+宫颈癌筛查新技术应用研究项目研究分析报告

北京大学公共卫生学院刘民教授就项目背景、流程、单位、筛查结果、成果及意义、年度宫颈癌筛查结果统计、筛查新技术应用优势及经济学评价和项目实施的基层模式等内容进行报告。刘教授指出,近年来我国的宫颈癌筛查工作取得了积极的进展,但仍面临覆盖率低、人员缺乏、工作量大等问题。项目选取河北、山西、河南等5个省的18家县级妇幼健康服务机构作为项目单位,通过基层终端取材,实验室扫描上网,AI云诊断与项目监管,最终将结果发送至服务对象手机。

刘教授讲到,项目创新了宫颈癌筛查模式,解决了基层筛查的痛点,创建了宫颈癌筛查云平台,使病理医生远程高效为基层宫颈癌筛查把关。她还分享了以下几点体会:项目具有诊断准确率高、漏诊率低的优点;对保障女性健康、助力脱贫攻坚意义重大;筛查后随访及后续服务至关重要。项目实施的基层模式值得借鉴与推广,包括将项目作为精准扶贫项目,纳入政府民生工程;将项目融入生殖健康服务,突出“人性化”理念,扩大宫颈癌筛查覆盖面;坚持筛治结合,降低宫颈癌的发生率,实现项目的终极目标。

 

宫颈癌防控与生殖道感染专题培训

赵更力教授:中国宫颈癌筛查进展与策略

北京大学妇儿保健中心赵更力教授从全球加速消除宫颈癌战略的目标讲起,她依次介绍了我国宫颈癌防控的相关政策,宫颈癌流行状况、早诊早治策略、筛查方法的历史演变等内容。针对宫颈癌的筛查方法,赵教授阐述了细胞学初筛的不足,认为HPV的发现推动了宫颈癌筛查发展,HPV初筛方法最具卫生经济学效益。通过荟萃分析一系列指南与临床研究,赵教授解读了宫颈癌不同筛查方式的特点及最新进展,重点介绍了细胞学p16免疫化学染色技术、CareHPV检测及人工智能在筛查中的应用。

毕蕙教授:子宫颈癌筛查异常者的管理

北京大学第一医院毕蕙教授讲到,子宫颈癌筛查的目的为降低子宫颈癌的发生率及死亡率,明确患者当前和以后有无进展为浸润癌的可能,要注意平衡筛查的利与弊。她指出,子宫颈细胞学筛查具有其局限性,HPV检测可延长筛查间隔。对于筛查异常者的管理,毕教授阐述了细胞学筛查异常、细胞学联合HPV检测异常、HPV检测异常等情况下的诊疗方案与随访策略,强调同等风险同等管理原则。她还介绍了HPV持续感染的相关概念,并分享了多例病例和一项相关研究。

张岱教授:生殖道感染诊治现状及治疗适宜技术研究

北京大学第一医院张岱教授首先对去年的一项研究进行介绍,包括研究背景、内容、方法、结果等内容。她指出,研究中各单位医务人员水平参差不齐,接受生殖道感染培训比例较低,对生殖道感染的治疗存在误区,患者的医疗状况和认知状况也有所不同。此外,张教授还结合自身经验与国内外指南推荐,对滴虫性阴道炎、真菌性阴道炎、细菌性阴道炎、宫颈炎、盆腔炎等疾病的诊断策略和治疗方案做详细讲解。最后,她介绍了两项2019即将开展的研究,并作出展望。

会议小结

妇幼健康研究会秘书长王永发进行会议小结

妇幼健康研究会秘书长王永发总结,本次项目总结会上,国家卫生健康委妇幼司副司长宋莉与妇幼健康研究会常务副会长张世琨的讲话对项目三年来的工作进行了总结,并对下一步工作作出展望。会议还邀请了五位专家教授进行了精彩讲座,讲座内容全面而专业,极大地丰富了与会人员的知识面,开拓了大家的视野,对今后工作具有极佳的指导意义。他表示,项目开展三年取得了可喜的成效,但宫颈癌防控工作依然任重道远,新时代对大家提出新的要求,要再接再厉,将宫颈癌筛查与其他检查工作结合,多联系多交流,为提高全民健康,推动妇幼健康事业发展,促进健康中国建设而共同努力。最后,再次对大家在项目中付出的努力表示衷心的感谢,会议到此圆满结束。

 

会议精彩瞬间

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用 AI 进行大规模宫颈癌筛查,巧思真的做到了

一、认知宫颈癌筛查

宫颈癌和乳腺癌是全世界妇女中最为常见的两大恶性肿瘤,全球每年新发宫颈癌患者约 50 万例,死亡超过 26 万例,约 80% 的患者集中于经济欠发达的发展中国家[1]。全球癌症统计报告显示,2020年全球女性宫颈癌新发病例604,127例,死亡病例341,831例[2]。

宫颈癌是目前病因明确、可以通过早期预防和治疗、可能基本消灭的癌症。也就是说,只要早诊早治,宫颈癌完全可以预防、早期发现及治愈。宫颈癌筛查方法分为Pap涂片、液基薄层细胞形态学检查(TCT)、细胞DNA定量分析、HPV-DNA检测、荧光原位杂交技术[3],其中TCT是宫颈癌早期筛查中首选的初筛方法,也是对宫颈癌筛查最为有效的方法,目前常用于大规模的体检中。通过这种方法,可有效地检出宫颈癌前病变,显著地降低宫颈癌的发生率和死亡率[4]。

我国大部分的宫颈癌发病群体集中在医疗条件相对较差的地区。早在2009年,全国妇联、卫生部就共同启动了全国农村妇女和城镇户籍困难妇女「两癌」(乳腺癌和宫颈癌)检查项目,旨在通过筛查减少宫颈癌的发病率[5]。十年来,全国宫颈癌的检查近1亿人次,检出宫颈癌及癌前病变17.7万例[6]。

但客观来看,目前我国的宫颈癌筛查覆盖地区和人群数量仍然远远不足,主要原因在于我国宫颈细胞学阅片医生极为匮乏,全国注册病理医生人数不超一万人, 按照标准规定一名细胞学阅片医师每天阅片数量不得超过 120例涂片[1],难以满足目前宫颈癌筛查的需求。另一方面,我国两癌筛查的阳性率较低,主要原因受阅片人员疲劳,技能水平不足和主观因素的影响,人工判读结果假阴性率高达10%; 癌前病变的敏感性约65%,特异性约90%[1]。宫颈癌筛查中阳性检出率过低和筛查覆盖率低的问题亟需解决。

二、AI助力大规模宫颈癌筛查

计算机可将图像中的色彩纹理和眼睛无法捕捉到的信息形成特征数据呈现出来。随着信息科学技术逐渐应用于医疗影像领域,实现宫颈癌计算机辅助诊断系统的目标已经成为可能,在来自中国医学科学院肿瘤医院、首都医科大学附属北京友谊医院等全国二十位顶级三甲医院细胞病理学专家的指导下,经过大量实验研究,深思考自主研发了适用于临床的人工智能宫颈癌辅助筛查系统,系统快速学习了150 万份形态各异的宫颈细胞样本,建立起一套人工智能算法模型,同时系统融合了细胞病理学专家的判读经验,从而能准确有效地完成宫颈细胞癌前病变的筛查,这相当于五年时间内培养出一位具有数十年阅片经验的细胞病理学专家。

图1:巧思人工智能宫颈癌筛查系统

2020 年,为了探讨人工智能辅助分析在宫颈液基薄层细胞学检查中的应用价值,选取首都医科大学附属北京朝阳医院病理科 1,000 例存档的液基薄层宫颈细胞涂片作为标准样例,通过深思考巧思人工智能系统辅助检查和专业病理医师人工检查两种方式进行多组对比实验,人工智能辅助筛查的灵敏度、特异度分别为 100% 和 90.68%[1] ,初步证实在人工智能辅助检查基础上结合病理医生的阅片技巧可有效的减少漏诊的发生,具有高灵敏度与特异度,并能大大减轻医生的工作量。

2021 年,为了进一步验证人工智能应用于大规模临床筛查的效果,选取北京市海淀医院病理科既往存档的液基薄层宫颈细胞涂片 10,071例作为标准样例,巧思系统对 10,071 例涂片进行分析,采用目前国际广泛使用的 TBS2014 分级系统作为标准,统计其灵敏度和特异度等指标,以最终多位复核医生的复核结果为准,最终证实巧思人工智能辅助阅片系统低度病变及以上不漏诊,非典型鳞状上皮细胞敏感性可以高达 97.19%,在病理医师的参与下,敏感性可达到 100%[7]。为大规模宫颈癌筛查提供全新的解决方案。

三、融合人工智能算法于一体的巧思系统

为了能真正应用于大规模筛查,是否漏诊成为不可避免的问题,巧思系统设计的初衷就是在不漏诊的前提下去提高医生的诊断效率,为此需要去解决腺细胞异常的认知与识别、鳞状上皮高级别病变细胞的敏感性、微生物感染的识别、非典型鳞状上皮细胞的判读等一系列难题。

图2:腺细胞示例

(图来源于友谊医院病理科余小蒙授课内容)

团队汇集了中国科学院、清华大学以及国内外一流高校的研究者,在深思考的多模态深度语义理解的引擎的助力下,潜心打磨研究适用于宫颈癌细胞认知的人工智能系统,为了解决腺细胞异常识别的难题,团队经过近两年的努力,创新性地改进图卷积神经网络和综合多模态语义信息认知技术,通过上千例的腺细胞异常病例的验证,巧思是目前国内少数能支持腺细胞异常识别的AI系统;同样为了解决泛化性差的难题,团队创新性地改进小样本学习、迁移学习、对抗学习等最前沿人工智能深度学习技术,通过在多款不同扫描仪和不同耗材的环境下进行的临床回顾性分析研究表明,巧思是具备泛化性和自适应性的AI系统。

历时五年研发,克服一项项难题,最终打造的巧思宫颈癌辅助筛查系统是一款支持阴阳分流、辅助分级、多模态认知及阳性可疑区域智能引导的全自动宫颈细胞学AI辅助筛查系统,可自适应膜式、沉降式、离心式多种制片方式,并兼容多种主流的扫描仪设备。

为了满足临床诊断和大规模筛查的需求,单台设备日处理量达上千例的巧思系统具备以下功能:支持TBS2014全级别分级;支持微生物感染的检出与提示,支持滴虫、线索细胞、霉菌、放线菌的识别;支持涂片满意度评价,符合TBS标准;支持非典型腺细胞的判断,针对成团的腺病变进行提示;支持炎症反应的提示,提示轻度、中度、重度三种;支持自动化报告彩图抓取与报告内容填写,系统可根据识别结果自动填充内容,减少人为参与的工作量。

四、揭榜挂帅,工信部资格认证

2021年6月9日,在北京市经济和信息化局、北京市科学技术委员会和中关村科技园区管理委员会主办的「国家人工智能创新应用先导区(北京)」启动活动上,深思考凭借自主研发的「多模式自适应的人工智能细胞病理学筛查机器人系统」在产业应用、技术创新等方面的突出表现,获颁工信部第一期人工智能产业创新「揭榜优胜单位」称号。

图3:工信部人工智能各领域揭榜挂帅优胜单位

据了解,工业和信息化部开展的人工智能产业创新重点任务揭榜工作,旨在征集并遴选一批掌握关键核心技术、具备较强创新能力的创新主体,在人工智能主要细分领域,选拔领头羊、先锋队,按照「揭榜挂帅」的工作机制,突破人工智能产业发展短板瓶颈,树立领域标杆企业,培育创新发展的主力军,加快我国人工智能产业和实体经济深度融合,促进创新发展。

图4:第一期人工智能产业创新揭榜优胜单位证书

在此前的揭榜工作中,深思考从全国共1,248家申报单位中脱颖而出,与百度、腾讯、阿里等137家企业共同入围工信部揭榜单位。经过近一年时间的项目实施攻关,深思考揭榜的「多模式自适应的人工智能细胞病理学筛查机器人系统」项目在筛查精度、产业应用、创新性、目标完成度等方面取得不俗表现,通过了专家评议、第三方专业机构测评等多维度的综合评定,成为「医疗影像辅助诊断系统」领域的「揭榜挂帅」优胜单位。

五、助力两癌筛查,科技改变生活

巧思系统目前落地服务于50 余家医疗机构,经过临床超十万例的回顾性与前瞻性分析,联合顶级专家发表多篇论文,拥有数十项核心自主知识产权,巧思系统于19年登陆央视一套「机智过人」栏目,与十位细胞学专家同场竞技;于20 年入选国家工信部的医疗影像辅助诊断领域的揭榜单位,经过历时一年的评测与验证,成为可落地应用的AI辅助诊断系统。

科技助力宫颈癌早筛早诊高效开展,以在宫颈癌的筛查方面努力实现《中国妇女发展纲要》提出的妇女常见病定期 80% 的筛查率目标[8],实现让早期宫颈癌检查在全国社区和基层诊疗体系中全面普及,对我国妇女病防治工作及女性健康管理也具有深远意义。

内容审核:于洁、马嘉忆

题图来源:站酷海洛

参考文献:

[1].人工智能辅助分析在宫颈液基薄层细胞学检查中的应用价值. 李雪, 杨志明, 金木兰. 2020.01.

[2].HyunaSung,JacquesFerlay,etal.2020全球癌症统计报告解读(全文)2021-01.

[3]. 宫颈癌筛查方法的研究进展.2020.12.

[4]. 马良坤.宫颈细胞学检查[J].龙源期刊2009,(4):1-1.

[5]. 王临虹.我国宫颈癌流行病学状况及防治策略的回顾与展望.北京:中国妇幼卫生杂质,2010.

[6]. 陈明霞.如皋市如城街道2019年农村妇女宫颈癌筛查结果分析[J].中国医学人文2020,(5):1-2.

[7]. 人工智能多光谱显微照相分析在液基薄层宫颈癌筛查的临床应用. 首都临床特色应用研究项目. 付静,杨志明. 2021.03.(海淀课题项目结题书,不便透露,可自行去海淀医院官网查阅相关信息)

[8]. 国家统计局.《中国妇女发展纲要(2011-2020年)》中期统计监测报告,2016-11-03.

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AI助力“一带一路”,人工智能宫颈癌筛查诊断造福人类

发布会现场

3月28日下午由中国妇幼保健协会、武汉大学兰丁人工智能细胞病理诊断研究中心共同举办的开放AI宫颈癌筛查国际云平台新闻发布会在北京召开,第十二届全国人大外事委员会副主任委员,中国社会科学院“一带一路”国际智库专家委员会主席,蓝迪国际智库专家委员会主席赵白鸽、中国妇幼保健协会秘书长于小千、兰丁创始人孙小蓉博士、行业代表、媒体代表参加发布会,此次发布会是互联网+人工智能技术应用于肿瘤防治领域的创新首次面向全球发布。

兰丁创始人孙小蓉博士

兰丁创始人孙小蓉博士重点介绍了目前兰丁取得的成功及创新点,兰丁聚焦从事细胞病理智能化诊断,目前已完成人工智能大规模宫颈癌筛查云诊断平台的体系建设,用机器人(Landing)在医疗机构终端收集宫颈细胞图像信息,兰丁云端完成大数据智能诊断,从而构成一个不受地域限制、无国界,筛查量可达200万例的人工智能系统云诊断国际平台,其特色是通过网络技术提高专家的效率,用大数据保证宫颈癌筛查的高质量、靠现代化技术降低筛查成本。今年4月1日将正式向世界开放。人工智能是当代科技的最新前沿,兰丁抢占未来科技发展的战略的制高点。其云端的全新筛查模式已为中国湖北、山西、云南、河南等多省数百万基层妇女提供宫颈癌的筛查服务。在中国数百万农村妇女宫颈癌筛查积累的经验,将在“一带一路”沿线发展中国家复制与推广。目前兰丁人工智能宫颈癌筛查技术已经在马来西亚、印度尼西亚等国家开始了合作,其智能化、数据化及网络化的优势受到海外专家和政府的一致认可,将为全球亿万适龄妇女提供低成本高质量的人工智能细胞筛查服务。

中国妇幼保健协会秘书长于小千

发布会上,中国妇幼保健协会秘书长于小千详细介绍了人工智能宫颈癌筛查技术在中国基层的应用及成效。并且表示中妇幼重点关注了兰丁的发展及标准的制定和落地,他还表示,中国妇幼保健协会将积极参与推广人工智能云诊断技术应用。

第十二届全国人大外事委员会副主任委员、中国社会科学院“一带一路”国际智库专家委员会主席、蓝迪国际智库专家委员会主席赵白鸽

赵白鸽主任表示:“第四次工业革命始于本世纪初期,其规模、速度、广度和深度以及全方位的系统性的作用都将极大地影响人类发展进程,改进甚至重塑人类赖以生存的环境。第四次工业革命表现为各种新兴的、突破性的技术集中出现,涵盖了诸如人工智能、机器人、物联网、3D打印、纳米技术、生物技术、材料科学、量子计算等诸多领域。兰丁正是把第四次产业革命的核心技术做了高度的融合,做到了技术和网络的集成,当技术革命把全球范围内各生产要素以最优化的方式组合在一起,将创造更大价值的物质财富,造福于全人类。

2013年习近平主席提出“一带一路”伟大倡议,这个构建人类命运共同体的伟大实践,为国际社会研判全球化的走向提供了范本。在新型全球化、第四次工业革命背景下,“一带一路”带来了各种国际合作机遇,同时也迎来诸多挑战。“一带一路”作为世界经济体系的重要组成部分,为面临挑战的全球化提供了重要支撑,为世界经济增长与复苏提供了新的动力。中国坚持全球化基本方向,通过加强各国间国际合作,促进经济可持续健康发展,新型全球化将与第四次工业革命的发展并行。

2018年10月兰丁医学AI云平台正式向印度尼西亚国家肿瘤医院开放,解决了印度尼西亚因交通及专业人员的缺乏和不能普及当地妇女宫颈癌筛查的困境,兰丁医学AI实验室的开业标志着兰丁正式开启了“用AI为‘一带一路’国家送健康”的战略计划,推进了人工智能技术在“一带一路”沿线经济相对落后地区的使用,帮助了广泛的妇女和家庭。因此“一带一路”建设不仅仅是基础设施的合作,而是要搭乘第四次工业革命的“科技高铁”,着力高新科技领域实现跨越式发展,践行中国创造造福人类,实现命运共同体。

兰丁医学取得今天的成功有六大特征,第一,兰丁把第四次工业革命的技术集成,从切片染色到显微镜下读取数据,再利用大数据,远程采集数据的方法来进行分析,兰丁掌握了第四次产业革命的基础,这就是数据革命!第二,兰丁将政府和企业的资源进行合理地匹配,将人工智能宫颈癌筛查诊断技术与互联网结合,从而最大程度地降低了成本,并且通过一系列的报告获得了中银、招商局的金融支持。第三,兰丁与中国妇幼保健协会的战略合作是非常成功的。中妇幼掌握的大量基层数据网络为兰丁技术的应用提供了很好的支撑。为下一步对相关标准的制定也提供很好的基础条件。第四,兰丁的临床应用数据,得到了湖北省政府、妇联等政府机构有力的支持,率先打造出优秀范本。第五,兰丁重视知识产权的保护,特别是NQI质量的标准、计量认证认可,目前在北美、日本、澳大利亚等国家已建立知识产权体系,为兰丁走向世界奠定了扎实的基础。第六,兰丁以民为本,根据各个省市已采集到的数据筛查已累计了500万人。能取得这样的成就,为我们在医学领域的数据的收集和创新,走出了一条创新之路。

兰丁正在走向世界,秉承智能化、自动化、数据化、网络化、标准化和国际化的新纪元。两癌问题是全球性的问题,相信中国打造的范本---其强大的医学数据能给全球一个重要的鼓舞,同时为兰丁的两癌筛查技术走向世界做了非常好的铺垫。

兰丁自2017年成为蓝迪国际智库的平台企业成员以来,从介入兰丁商业计划书的开始一路见证了兰丁近年的飞速发展。孙小蓉博士坚定这条路已十六年,让我们为之赞叹,我们将一如既往的支持兰丁面向全球发展。从智库角度出发,将给予兰丁以下几个方面的支持。一、在行业领域,积极倡导人工智能云诊断技术,通过相关研究报告的撰写引起高层决策者的关注。人工智能云诊断技术涉及面之广,16年的探索,500万人的临床应用,这些数字足以使我们向中央提交倡议和建议,发掘和培育优秀的中国企业,也是我们从事智库工作的初衷。二、我们将协同蓝迪平台的其他成员,如中国标准院和中国认证认可中心,共同帮助兰丁把相关标准体系建设进一步完善。三、特别重要的是落地,现在有四个省,湖北、山西、云南、河南,中国31个省市,应该加快加强人工智能云诊断技术落地的速度。最后,帮助兰丁走向世界,我们应该积极努力的把兰丁故事对世界说,把中国的故事讲出去,让我们共同努力。

蓝迪国际智库成立于第四次工业革命的萌动期、“一带一路”倡议的初始期。自成立之初,即始终遵循需求导向、项目导向和结果导向的原则:一是认真研究新型全球化、“一带一路”与工业革命之间的关系,并就核心问题与可能的应对措施提供方案;二是严密组织相关产业群、企业群和技术群,为这一伟大变革做好基础性工作,通过挖掘、培育和推荐企业与技术为全球发展服务。蓝迪国际智库正是在“一带一路”倡议的思想指导下,搭建平台并聚集三百多个企业,分为15类。其中兰丁医学正是蓝迪平台企业成员之一,兰丁医学作为蓝迪平台创新企业,兰丁医学自主研发的人工智能宫颈癌筛查诊断技术与互联网结合,已为中国数百万妇女提供了高质量高效率低成本的宫颈癌筛查服务,率先在世界范围内将宫颈癌筛查引入了人工智能新时代。为推进第四次工业革命的发展,兰丁与蓝迪国际智库一道为“一带一路”的发展积极贡献我们的力量。

蓝迪国际智库高度重视成果转换,建立完善的企业合作体系,尤其注重对与第四次工业革命相关的科技创新企业的发掘、培育和推介,以智库的力量推动新技术、新产品、新标准的建立,落地实施,形成引领社会发展进步的重要力量,为“一带一路”倡议提供更坚实的支撑,使中国进一步参与并引领全球化。让我们携手为新型全球化的实现、为中华民族的复兴做出我们新的更大贡献。

【责任编辑:刁云娇】

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