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专栏丨“秒读”骨龄——人工智能AI对骨龄评价的应用

发布时间:2021-03-31 15:35:07本文来源: 医学影像科

近期,广州中医药大学东莞医院(360直播吧,360足球直播中医院)医学影像科安装上了一套人工智能软件,数秒内,一张儿童左手的X光片就被自动识别,并读出骨龄。此次我院引入的医学影像人工智能儿童生长发育评估系统由国内上海联影智能医疗科技有限公司研发,不仅能够实现秒级骨龄判读,精度达到月级别,还能够自动出具专属生长发育报告,在骨龄评价的基础上对儿童的发育和身高状况进行评价,并对儿童身高进行预测。这是360直播吧,360足球直播首家使用人工智能(AI)骨龄读片系统的医院。

什么是人工智能?

人工智能(Artificial Intelligence),英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩张人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。

人工智能在医疗领域的发展现状

随着医疗信息化的发展,智慧医院成为医院综合实力的重要考核指标之一。智慧医院的概念涵盖三个方向:面向临床与影像医生的智能诊断、面向患者的智慧服务和面向管理者的智慧管理。人工智能技术经过了数十载的进化,已经深入日常生活中的方方面面,这项技术也同样是是智慧医院的核心。

人工智能深度学习技术在智能诊断领域的应用最为广泛,连续数年的国际国内放射学会议中,人工智能均是最热门的话题之一。2019年的北美放射学会(RSNA)年会,大会主席ValerieJackson发表了关于放射医生未来工作的主题演讲,她提到新兴技术已经在减轻医生的重复劳动,帮助放射医生走出阅片室并走向患者,提供更多的病患关怀,从而提升医疗服务的整体价值。

人工智能应用理念

人工智能的出现不会替代医生,懂AI的医生将会替代不懂AI的医生。

随着最新一代人工智能技术的兴起,医生也认识到人工智能有可能带来的新的医疗变革,也产生了AI威胁论:AI将会替代医生,并有过关于AI是否会取代医生激烈的争论。但是随着逐渐对人工智能的了解,医生间已经达成了共识:人工智能不会替代医生,人工智能是医生的好工具、好助手,可以帮助医生在更多的领域提供服务,提高工作效率,提高医疗服务质量,为实现精准医疗、个性化治疗提供更多依据:

?减少大量重复的、无价值的劳动

?赋能影像检查设备,提高效率,提高安全性,提供更清晰图像

?疾病的辅助检测、辅助诊断/鉴别诊断

?快速、高效提供量化分析结果,为疾病的诊断、确定治疗方案提供依据

?提供量化分析结果,对疗效进行评估

?疾病预后预测研究;疾病随访提供快速对比评估

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人工智能(AI)在骨龄影像诊断中的应用

骨龄和年龄的区别

从医学角度来看,人的生长发育可以用两个“年龄”来表示,生活年龄(出生的日历年龄)和生物年龄(骨龄)。换句话说,年龄只是生长发育过程的一种“计时器”,要想判断孩子的发育进程,骨龄才是可靠的客观衡量指标。骨龄是人体骨发育成熟程度的良好指标,它不仅可以确定儿童的生物学年龄,而且还可以通过骨龄及早了解儿童的生长发育潜力以及性成熟的趋势。

骨龄检测的意义

国家卫健委发布的《中国妇幼健康事业发展报告(2019年)》显示,中国2013年5岁以下儿童生长迟缓率为8.1%。总体中国儿童生长发育迟缓的发生率高达9.9%,总数高居全球第二!8.4%存在疑似性早熟,4~15岁青少年患有矮小症的数量已经超过了700万。骨龄是评估儿童生长发育的重要指标之一。

骨龄评估能较准确地反映个体的生长发育水平和成熟程度。它不仅可以确定儿童的生物学年龄,而且还可以通过骨龄及早了解儿童的生长发育潜力以及性成熟的趋势:通过骨龄还可预测儿童的成年身高,骨龄的测定还对一些儿科内分泌疾病的诊断有很大帮助。目前骨龄被大量地应用在确定运动员的实际年龄以确定参赛资格上。骨龄鉴定方法被更加广泛地应用于司法判案过程中,并扮演着十分重要的角色。

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骨龄影像诊断常用方法

目前国内骨龄影像评估主要有三种方法:CHN法、TW3法和GP图谱法。国际上主要应用TW3法和GP图谱法。

传统人工阅片诊断骨龄的常用方法及不足

目前我国临床应用最广泛的GP图谱法,简单快速,但所采用的图谱已经使用几十年,误差大,并且是基于欧洲白人儿童样本来制定。另外该方法主观性太强,临床准确性差。哪怕是同一个医生看同一张图,前后两次的差距也可能会有3个月;要是不同医生看同一张图,最多可能会相差2岁。这对临床诊断不利。

国际上认可的TW3计分法虽然准确,但检测流程复杂。在TW3法中,第一步,医生会识别出手的20块骨头,将其一一评级,一共8个等级。第二步,评定的等级会经过复杂的数学公式,化作一个数值,再在曲线表中,找到数值对应的骨龄。这有多繁复呢?如果仅靠一个医生之力,需要1到2小时才能算出一张骨龄片。使用时间较长,不适用于门诊工作的快节奏。

目前应用的骨龄影像诊断方法因不够精确或者流程复杂而无法满足临床的要求。能不能既快速,又准确?恰好,这正是人工智能所擅长的。

人工智能骨龄诊断的概述

骨龄辅助检测依据国际TW3,图谱法,中华05法(CHN)等骨龄评分法,可以任选其中一个标准结果,利用人工智能深度学习技术,可自动识别骨化中心,自动计算骨龄。借助AI从读片到输出骨龄诊断报告甚至无需30秒,仅“读”骨龄更是实现亚秒计,不仅大大节省了时间,而且平均绝对误差仅0.43年,诊断准确率达98%。与传统算法相比,使用深度学习技术具有:不受背景噪声影响;不受手指张合度影响等优势。

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人工智能阅片特点及主要功能

?支持多种骨龄标准(国际TW3,图谱法,中华05法),关注各个骨化中心及手骨整体综合发育情况。

?全自动秒级完成骨化中心等级评定及骨龄值判读可适应多方位、不同质量拍摄,如左右手、旋转、翻转、双手片;不受背景噪声影响。

?自动生成结构化影像所见,展示多种掌指骨特征。

?提供正常青少年儿童骨龄发展趋势,帮助横向评估生长发育水平结合多项内分泌指标综合评估,自动生成精美图文报告。

?支持骨龄和身高随访,可预测成年后身高。

人工智能骨龄诊断系统软件配置

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人工智能系统骨龄诊断的临床应用

下载儿童生长发育评估报告

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