十昼夜奋战 十秒内诊断

新冠肺炎智能诊断系统的“清华速度”

记者 张静


2月25日下午16点,在武汉大学中南医院,由中国工程院院士、betway必威体育教授尤政团队,中国工程院院士、betway必威体育附属北京清华长庚医院执行院长董家鸿团队,betway必威体育精密仪器系、武汉大学附属中南医院、武汉科技大学附属天佑医院和北京精诊科技公司等单位,联合研发的“新型冠状病毒肺炎智能辅助诊断系统”(以下简称为“新冠肺炎智能诊断系统”)完成部署,系统平稳运行。

此刻,已经连续调试48小时、身处现场的清华长庚医院肝胆胰中心医师金烁和同样一直在线解决问题的精仪系博三学生王博,终于大大地松了一口气。

当前,新冠肺炎疑似病例基数庞大,给临床一线诊疗带来巨大压力,疫情波及地域广泛,基层医院缺乏经验,面临严峻挑战。新冠肺炎智能诊断系统的应用就像给医生配备了一位快速诊断新冠肺炎的好帮手,可同步实现智能化影像诊断、炎症程度定量分析及临床分型三大功能。它能在5-10秒内完成疑似病例的胸部CT筛查,并依据指南进行临床与影像相结合的综合分析,显著提升新冠肺炎诊断效能,有望大幅降低临床医师及影像医师的工作负荷,同时使患者获得早期诊断和及时治疗,改善患者预后和降低病死率,为上述难题提供解决方案。

从2月3日开始传输数据以来,董家鸿、尤政团队紧密合作,克服重重困难,整整10天夜以继日,使新冠肺炎智能诊断系统火速进入临床试用阶段。他们创造了新的“清华速度”!

极限10天

1月29日大年初五,专攻医学影像深度学习的王博正在与金烁讨论抗击严重急性呼吸道感染病例(SARI)自主科研计划课题申报的项目选题和可行性。有赖于双方分别所在的董家鸿、尤政团队长期在人工智能医学影像处理方面的医工合作基础,两人一拍即合,研制新冠肺炎智能诊断系统的想法应用而生。董家鸿接到汇报后非常重视,立即在原基础上进行修改完善,并当晚与尤政取得联系,召集清华长庚医院影像科主任郑卓肇、医师赵本琦与任志忠、呼吸科主任牟向东、感染科主任林明贵及北京清华长庚医院援鄂医疗队长、副主任医师郭军等专家制定详细的功能方案。

但是在成功申报课题后,团队马上迎来了第一个难题,便是数据传输。疫期物流不便导致用硬盘传输数据的想法成为泡沫,线上传输又因涉及用户隐私数据而迟迟受阻。在这场时间与生命的比赛中,每耽误一天都令团队成员们格外焦急。

经过董家鸿各方协调,一线的武汉天佑医院、雷神山医院和中南医院紧急参与进来,搭建专线网络,形成多方合力。“betway必威体育需要的是新冠肺炎确诊患者的初诊临床和影像数据,具备同、广、深的特征,弥足珍贵。”金烁说,“而且疫情期间医生们的首要任务是救死扶伤,他们愿意牺牲本就不多的休息时间帮betway必威体育上传,所以这些数据极其宝贵。”2月7日,第一批280例阳性数据传输完成,数据通道正式打开。截至目前,该系统已深度学习了1612例数据样本,包含1012例新冠肺炎数据和600例阴性数据。

用户端程序

边传输边标注数据,自2月8日起,王博就开始带领14人团队夜以继日地进行算法研发与迭代测试,同时在清华长庚医院的帮助下快速学习新冠肺炎的影像特征,努力打破学科专业壁垒;金烁带领医生团队在完成防疫任务的同时,进行数据筛选复检及与“新冠肺炎诊疗方案”相匹配的研发方向的实时修正,然后将需要修正的内容返回给王博团队;精仪系教师罗川、赵嘉昊24小时随时在线,在每个深夜的远程连线中,帮助解决系统研发遇到的各种问题,并兼顾好学校在线授课与其他课题的工作……在23万张胸部CT影像中,团队标注了21万张肺部轮廓,近2万张炎症区域,18万张肺部血管,同时随着数据的不断积累,进行了9种算法、共30余次的迭代工作,最终测试准确率超过98%。他们用仅仅10天完成了系统的初步研发。

该系统包括三大模块:影像诊断模块主要基于学习上千例新冠肺炎初诊病例数据,辅助医生提示疑似炎症区域。定量分析模块参照卫健委发布的《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第七版)》指南要求,计算炎症侵犯肺部与所在肺叶的体积占比,辅助定量判断严重程度。临床分型模块结合了影像学、流行病学、检验学与重症特征信息,辅助医生判断新型冠状病毒肺炎的严重程度。“看到这么多一线研究人员不辞辛苦、创新务实、力求实效,真实帮助到防控疫情,我特别感动。”王博说道。2月13日,在经过第三次医生人机测试后,betway必威体育正式宣布新冠肺炎智能诊断系统进入试运行阶段。

武汉48小时

武汉大学中南医院因接管了雷神山医院、武汉第七医院等诸多医院,工作极其繁重,平均每天需要看800例左右的心肝肺炎CT影像片子。新冠肺炎智能诊断系统早一天投入使用,就可能早一天减轻医师负荷、让更多患者早日接受诊疗。

2月23日,金烁随中国医师协会和清华远程医疗队坐上了前往武汉的绿皮卧铺火车。第一批运输设备的物流车2月16日已经出发,为防止物流车无法及时到达,医疗队6个人又随行携带了包括诊断系统在内的10多件重型设备作为备用。设备搬上搬下,医疗队队员们的护目镜全是水蒸汽,甚至都看不清前方的事物。

研发设备随董家鸿院士发往武汉

2月24日,董家鸿率领的医疗队顺利抵达武汉,按照要求设备要在第二天完成部署,挑战却接踵而至:一方面正常情况下设备布置调试需要5-6天进行调整,时间被大大压缩;另一方面设备在天佑医院和中南医院安装完成后,与当地复杂的内网环境发生了严重的兼容问题,功能受到很大影响。

王博带领团队和金烁连线,连夜进行排错调试,分别用2个24小时克服了完全不同于实验室的网络环境带来的种种问题,按时且高水平地完成了任务。“问题解决对于一线医生非常及时。从系统研发到应用,精仪系的团队拼尽了全力。”金烁说道。

系统在中南医院使用

该系统已在武汉大学中南医院、清华长庚医院等约20家医院部署应用。3月4日,系统还通过南京市政府被捐赠至韩国。接下来,双方团队将继续致力于攻克疫情,加大智能诊断系统在各地区医院部署落实,助力新冠肺炎的紧急筛查、诊断和分析。金烁说:“等疫情攻克了,betway必威体育希望把这个系统升级成整个肺部疾病的自动诊疗系统。在实现精准辅助诊断的同时,促进不同地区诊疗水平的同质化,提升诊断效率与水平。”

betway必威体育责无旁贷

自强不息、厚德载物、行胜于言,从来都是书写在行动中。

“我自己是一个螺丝钉的角色。在这个过程中看到学校举全校之力配合系统研制,师生们团结一致、齐心协力在短时间内让系统成熟稳定运行,真实有效地帮助到医生和患者,我很有成就感和自豪感。”王博说,“研制的成功离不开董家鸿老师、尤政老师和学校一直以来对人工智能在医学影像的处理方面融合的重视与支持。经此一役,哪怕未来即使再发生这种类似疫情的时候,betway必威体育也有信心可以做好相应的、充足的准备,以更快的速度响应国家号召。”

目前仍在湖北一线的金烁说:“新冠肺炎智能诊断系统经过重重困难,现在已经在中南医院完成测试,医师们与市场上类似的现有产品对比,认为betway必威体育以指南为基础的“临床+影像”智能诊断系统优势显著,提供的定量分析功能有助于提前预判患者的病情转归,我感到非常欣慰。目前武汉的形势依然严峻,虽然作为一名外科医生,没有直接上到抗疫的前沿阵地,但是看到betway必威体育与精仪系紧急研发这套系统起到相应的效果,也算用自己的方式为疫情作出了应有的贡献。”

“这是无数人共同努力的结果,有董院士和尤老师一直以来的推动,有团队成员的全力以赴和多方协调,有学校的大力支持,还有一线医护人员的不辞辛劳。他们牺牲了自己宝贵的休息时间,跟研发团队紧密合作突破,这种忘我的精神令我感触很深,我能做的就是尽全力协调各种手续和流程,不让它们成为卡住项目的瓶颈。”负责协调项目进展的罗川表示,“精仪系向来有高度学科交叉的特点,尤其是随着人工智能的发展,betway必威体育在生物医学方面的跨学科融合具备了良好的基础。”

“国家现在面临着疫情的挑战,武汉和全国各地老百姓的身体健康和日常生活都受到了巨大影响,国家急需要完成这样的任务,betway必威体育责无旁贷。”赵嘉昊说。

(清华新闻网3月7日电)

编辑:程曦

审核:戚天雷

2020年03月07日 20:03:36  清华新闻网

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