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.特别声明：以上文章内容仅代表作者本人观点，不代表新浪网观点或立场。如有关于作品内容、版权或其它问题请于作品发表后的30日内与新浪网联系。基于人工智能的宫颈癌实时筛查技术：TS
那些年我们读过的新闻，没少提起关于宫颈癌的可怕。幸而，医学正在一步步取得胜利…...相信大家对宫颈癌并不陌生，宫颈癌是严重威胁妇女健康的疾病，是目前唯一病因明确的癌症，也是唯一可通过早期筛查、早期发现、彻底防治的癌症。高危型HPV（humanpapillomavirus，人乳头瘤病毒病毒）持续感染是引起宫颈癌的必要因素，一般认为，从HPV感染发展到宫颈癌需要10年以上的时间，因此早期诊断和治疗对患者的预后至关重要。基于此，作为宫颈癌一级预防的HPV疫苗接种和二级预防的宫颈癌筛查是降低宫颈癌发病率和死亡率的有效措施。研究显示,由于HPV预防性疫苗的使用及宫颈癌早期筛查的建立,美国等发达国家的宫颈癌发病率呈减少趋势。尤其是澳大利亚，实行国家宫颈癌筛查计划和国家HPV疫苗接种计划多年，得益于这两项重要的防控政策，澳大利亚的宫颈癌发病率已由1982年的12.7/10万降至2018年的6.0/10万，死亡率由6.3/10万降至1.7/10万，成为宫颈癌发病率和死亡率最低的国家之一。这其中有很多值得我们学习和借鉴的优秀经验。卢旺达的一名年轻女孩正在接受人乳头瘤病毒（HPV）疫苗接种，而她的同学们正紧张地等待。半个多世纪以来，宫颈癌筛查技术虽在不断地发展，但由于不同筛查技术的灵敏度特异度不一，筛查成本不一，临床医生在选择适宜的筛查方法时仍会存在一定困惑。如何将这些筛查技术有机组合并形成切实有效的筛查策略是目前临床上亟需解决的重要问题。随着技术的不断进步，一种新型的宫颈病变筛查系统——TruScreen（TS，中文名“初筛仪”）应用而生。2016年《现代阴道镜学》(第3版)第一章节总结中表述“在不久的将来，数字图像的计算机系统，不同光波的计算机分析，以及正常、肿瘤和癌前病变电刺激反射变化等新技术在子宫颈癌的筛查中能发挥更重要的作用”。这和BSCCP创始人Singer在其权威著作《THECERVIX》中的表述不谋而合，Singer在其著作中使用了一个章节描述实时技术的原理及在宫颈癌筛查中的应用。TruScreen的原理是利用光电特性识别出宫颈癌变或癌前病变的细胞或组织，以此区分于正常的细胞或组织，并给出结果，是目前惟一用于宫颈癌筛查的客观技术，可以即时报告检测结果，具有无创、快捷、操作简单、可重复检测且不受人为因素影响的优点。国内外的临床研究也已肯定它的宫颈癌筛查效果。Ma,Y等通过对9972例中国农村妇女宫颈癌筛查项目的一项研究发现TS和LBC（细胞学筛查）两种分流策略对HPV阳性人群宫颈病变的检出效果无明显差异，可根据当地实际情况决定采取何种分流。Wang,SM研究发现TS检测敏感性高，可以增加阳性检出率，但同时也有一定的假阳性率，但对于癌症筛查,高敏感性要比假阳性更为重要，可以效减少漏检率。Salazar-Campos,JE通过前瞻性观察研究了32例患者，对比了常规细胞学和TS之间的灵敏度、阳性预测值（PPV）阴性预测值（NPV）等发现，TS具有较高的特异性和NPV。这些相关的研究均证明TS在宫颈筛查中有着较高的临床价值。TS人工智能宫颈癌筛查技术优势：智能筛查、准确度高，方便快捷、实时结果，妇科医生即可进行操作，无痛无创、患者更易接受。
视频 ｜ 人工智能宫颈癌诊断机器人对战五位医疗专家
人工智能机器人(标清)4月14日，在武汉举办的2017联合国医疗卫生产品采购研讨会上，一台由中国海归细胞病理学专家孙小蓉博士团队研制的人工智能宫颈癌诊断机器人“Landing”亮相。
当天现场，五名细胞病理学专家与该机器人，同时进行宫颈细胞样本片的阅读诊断。记者在现场看到，不到20分钟，5位细胞病理学专家与机器人同时完成了宫颈细胞样本片的阅读诊断，在公证人员及现场数百名观众的监督见证下，机器人“Landing”所提交的诊断结果与五位专家诊断结果完全一致。
武汉兰丁医学高科技有限公司董事长孙小蓉：应该说全世界首创，因为机器人做大数据宫颈癌、癌细胞的诊断，它的基本条件是需要大量的数据，所以我从国外回来做了十七年，几百万中国病人的数据做出来的。机器人做癌细胞诊断，它是个客观量化的。不因人而异，不因条件环境而异。所以机器人在这个客观性方面，准确性方面应该说跟人比起来的话它有绝对的优势。
据悉，传统的宫颈癌细胞学筛查由医技人员在显微镜下根据经验进行诊断。按国际标准，宫颈癌细胞学筛查医技人员每天阅片量应小于100例；但尽管如此，也还是不能避免因疲劳，或经验的不同所造成的人为诊断差。此次人工智能宫颈癌诊断机器人“Landing”的出现，不仅标志着人类仅靠人工误诊癌细胞的历史结束，在中国，宫颈癌极有可能成为首个通过预防筛查而实现根除的恶性肿瘤。
武汉兰丁医学高科技有限公司董事长孙小蓉：那么现在我们做了一台人工智能机器人的癌细胞诊断设备，也就说细胞放在机器人上，机器人可以自动的把每一个细胞，来扫描了以后自动诊断，自动报告。所以从此结束了要人看癌细胞的历史。
据了解，人工智能宫颈癌诊断机器人能够每月完成108万例样本的诊断筛查，从此结束了靠人工进行宫颈癌初筛的历史。在提高初筛质量的同时，较传统医生的工作效率提高300余倍。
武汉兰丁医学高科技有限公司董事长孙小蓉：它可以减少百分之九十五的这种人的劳动，所以它通过数据化从而达到这种，更准确更精准的诊断，所以这就是我们简单的讲，做了一个人工智能的癌细胞诊断机器人。
孙小蓉介绍，“Landing”能有今天的表现，要归功于10余年积累的数百万人份的宫颈癌筛查大数据库。2001年，孙小蓉借助“华创会”平台回武汉创业，并致力于宫颈癌筛查的科研工作。在当地政府部门支持下，其团队成功突破靠显微镜和人的诊断经验局限，采取人工智能的方式让机器从提供的数百万份样本中学习癌细胞、癌前病变细胞以及正常细胞的样本的辩识，使其最终能够精准识别宫颈正常细胞与癌细胞，并具备了持续学习的能力。
据悉，机器人“Landing”目前已经获得了中国、欧盟、美国(I类)临床认证许可，其早期产品已应用于中国国内数百家医疗机构，年内有望进入国际市场。
记者郑子颜湖北武汉报道