著名AI科技公司DeepMind 首席執行官?。模澹恚椋蟆。龋幔螅螅幔猓椋筮@樣評價這個時代:"我們正處于幾乎可以用?。粒伞≈斡屑膊〉纳涑谭秶鷥取#ⅲ玻埃玻茨?,AI在醫療領域持續發力,不斷打破學術壁壘與臨床限制,為疾病診療、醫學影像分析等方面提供了革命性解決方案。國外研究團隊的多項突破,進一步推動了醫療行業的全球化協同創新。
一、牛津大學:引領醫學圖像分割新紀元
醫學圖像分割是將醫學圖像中的關鍵區域或結構準確提取,以支持臨床診斷和病理研究。然而,這一領域長期面臨數據異構性和模型泛化能力不足的挑戰。為解決這些問題,牛津大學團隊專注于醫學圖像分割技術的創新,特別是在三維醫學圖像處理和單次提示分割能力上不斷突破。他們基于Meta公司開發的Segment Anything?。停铮洌澹臁。玻ǎ樱粒汀。玻┛蚣埽瞥隽耍停澹洌椋悖幔臁。樱粒汀。玻ǎ停澹洌樱粒停玻?,為醫學圖像分割技術開辟了全新路徑。
根據研究團隊發表于預印本平臺arXiv上的論文《Medical SAM?。玻骸。樱澹纾恚澹睿簟。恚澹洌椋悖幔臁。椋恚幔纾澹蟆。幔蟆。觯椋洌澹铩。觯椋帷。樱澹纾恚澹睿簟。粒睿簦瑁椋睿纭。停铮洌澹臁。病匪觯浜诵膭撔掠腥c:首先,將醫學圖像作為視頻的處理,通過將三維醫學圖像視為具有時間關聯的視頻數據,從而優化了對3D圖像分割的處理流程。其次,優化了單次提示分割能力,用戶只需為一種新目標提供單個提示,模型即可自動分割后續圖像中同類對象,顯著減少了對人工提示的依賴。最后,強化了多模態與高泛化能力,團隊利用豐富的數據集驗證了MedSAM-2的適應性,包括針對腹部多器官分割的BTCV數據集和用于腦腫瘤、甲狀腺結節等分割任務的多模態數據集。【1】
實驗結果顯示,MedSAM-2在多器官分割任務中的Dice評分(常用的衡量圖像分割準確性的指標,值越接近100%說明分割結果與真實標注越接近)達到88.57%,顯著領先于傳統模型。無論是三維成像的時間關聯處理,還是二維成像的單次提示,MedSAM-2都在模型泛化性和操作便捷性上超越了前代技術。
目前,MedSAM-2已在醫學影像分析和手術規劃領域初步實現了落地應用。在癌癥影像診斷中,MedSAM-2可快速分割腫瘤邊界,為臨床醫生提供更精準的病灶信息。在個性化手術方案設計時,通過對患者器官和組織的精細分割,該模型支持外科醫生制定個性化手術規劃。在器官移植和病理研究中,MedSAM-2的高精度分割能力能夠顯著提升術前評估與診斷的效率。
此外,MedSAM-2還展示出在甲狀腺結節檢測、腦腫瘤分析及皮膚病變分割等多個細分領域的潛在應用價值,尤其適用于需要處理海量多模態醫學圖像的復雜場景。作為一項技術革命,MedSAM-2不僅優化了醫學圖像分割的效率與精度,還為解決醫學圖像分析中的數據異構性提供了新思路。
二、谷歌AI團隊:醫學AI工具公平性評估框架
面對基于機器學習的醫療工具是否能夠實現公平性的難題,谷歌AI團隊提出了創新性的健康公平評估框架(HEAL)。該框架的核心目標是確保AI技術優關注那些健康狀況較差的群體,以減少因結構性不平等(如社會、經濟和種族差異)導致的健康結果差異。
根據谷歌發布于官網的報告《HEAL:?。痢。妫颍幔恚澹鳎铮颍搿。妫铮颉。瑁澹幔欤簦琛。澹瘢酰椋簦。幔螅螅澹螅螅恚澹睿簟。铮妗。恚幔悖瑁椋睿濉。欤澹幔颍睿椋睿纭。穑澹颍妫铮颍恚幔睿悖濉罚龋牛粒炭蚣馨膫€關鍵步驟:首先通過選取種族、性別、年齡等可能影響健康公平的因素,明確AI工具的評估標準,識別與健康不公平相關的因素并定義工具性能指標
隨后利用失能調整生命年(DALYs)和生命損失年數(YLLs)等指標,描述不同群體的健康差異,量化現有的健康差異。再測量工具在各子群體中的表現,比較AI工具在不同群體的預測準確性。最后評估工具在健康差異中的優先級,通過計算HEAL指標,衡量AI工具在健康公平性方面的表現。HEAL指標反映了模型性能與健康差異之間的反相關性,即工具是否優先提升了健康狀況較差群體的診療效果?!荆病?/p>
谷歌團隊將HEAL框架應用于皮膚科AI模型的評估,研究其在不同種族、性別和年齡群體中的表現。該模型基于約29,000個病例的數據,旨在預測288種皮膚病,通過分析患者皮膚照片及相關信息,生成可能的診斷列表。研究團隊使用約5,420個病例的數據集對模型進行評估,其中包含多樣化的年齡、性別和種族或族裔信息。
作為評估健康公平性的工具,HEAL框架可為醫療監管機構提供科學依據,幫助制定有針對性的政策,促進健康資源的合理分配。HEAL框架還可用于部署后的AI醫療工具監測,建立健康公平性儀表盤,確保模型在實際應用中持續優化。盡管當前框架主要聚焦醫療領域,其理念和方法可以推廣至教育、就業等其他社會領域,為解決不平等問題提供新的視角。
三、谷歌?。粒伞F隊:AI輔助肺癌篩查的工作流程
2024年2月,國家癌癥中心發布的《2022年中國癌癥發病率和死亡率》報告指出,肺癌仍是我國惡性腫瘤發病和死亡的首要原因?!荆场勘M管診療技術不斷進步,但診斷延誤與過度治療等問題依然突出。
針對篩查癌癥方面的困難,谷歌 AI 團隊聯合美國和日本的研究機構評估AI技術如何與現有篩查工作流程深度融合,并探索其在不同國家特定指南和評分管理協議下的有效性。研究團隊通過對627例低劑量胸部CT病例(包括141例癌癥陽性病例)的分析,涵蓋了多種結節類型,如實性結節、部分實性結節和非實性結節,為優化AI篩查流程提供了充足的數據支持。
根據團隊聯合發表于《Radiology?。粒伞菲诳系奈恼隆叮粒螅螅椋螅簦椋觯濉。粒伞。椋睢。蹋酰睿纭。茫幔睿悖澹颉。樱悖颍澹澹睿椋睿纾骸。痢。遥澹簦颍铮螅穑澹悖簦椋觯濉。停酰欤簦椋睿幔簦椋铮睿幔臁。樱簦酰洌。椋睢。簦瑁濉。眨睿椋簦澹洹。樱簦幔簦澹蟆。幔睿洹。剩幔穑幔睢房偨Y的研究進展,人工智能輔助篩查在美國和日本兩地的特異性分別提高了5.5%和6.7%,而敏感性未顯著下降。在LoS(懷疑程度評分)和AUC(接收器操作特性曲線面積)的綜合評估中,AI輔助篩查的表現顯著優于傳統方法。尤其是在癌癥陽性病例中,AI系統標記了美國89%和日本75%的重點結節,顯著提升了醫生的診斷效率?!荆础?/p>
研究發現,有AI輔助的情況下,平均每位病例篩查時間減少了14秒。這不僅提高了醫生的工作效率,還增強了他們的診斷信心。此外,AI系統能準確標記大多數癌癥相關的結節區域,為放射科醫生提供更有針對性的判斷依據,減少了不必要的隨訪和活檢建議。
這項研究驗證了人工智能在復雜篩查流程中的實際效用,AI輔助篩查能夠減少不必要的隨訪和頻繁的肺活檢,從而降低醫療系統的負擔。這對于醫療資源緊張的地區尤為重要。未來通過整合全球多地數據,該AI系統能在早期發現肺癌方面發揮更大作用,尤其是在提高診斷陽性率和減少漏診風險方面,為患者爭取更多治療時間。
從精準的醫學圖像分割到提升診療公平性,再到篩查效率,這些新技術正為醫學創新提供更有力的支持。期望這些研究能盡快落地,逐步進入到我們的日常醫療環境,讓我們享受到更高效、更精準的診療服務。希望未來,AI能夠在醫療健康領域發揮更大的潛力,真正造福每一位需要幫助的人。
參考資料:
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