騰訊優(yōu)圖×廈大再破三項醫(yī)療AI世界紀(jì)錄，提升胸部器官分割準(zhǔn)確度

雷剛 2019-06-21 13:14:17 來源：量子位

李根 假裝發(fā)自 芙蓉寺

量子位 報道 | 公眾號 QbitAI

騰訊的救命AI征程，又往前邁出重要一步。

最新揭曉結(jié)果的全球胸部多器官分割大賽，騰訊旗下頂級AI實驗室——騰訊優(yōu)圖與廈門大學(xué)王連生老師實驗室聯(lián)手，以TencentX之名從全球638支隊伍中脫穎而出。

最終在最關(guān)鍵的Dice指標(biāo)上取得3項第一和1項第二的佳績，刷新3項全球新紀(jì)錄，準(zhǔn)確率達到國際最高水平。

此前，依然是騰訊優(yōu)圖和廈大聯(lián)手的TencentX團隊，在肝分割、肝腫瘤分割兩項技術(shù)挑戰(zhàn)賽中斬獲世界第一。

半年之內(nèi)，騰訊優(yōu)圖和廈大聯(lián)隊，是實現(xiàn)了全球范圍內(nèi)的四冠王，可以說已是人體器官分割領(lǐng)域的夢之隊。

胸部多器官分割

全球胸部多器官分割大賽，全稱 SegTHOR Challenge 2019(Segmentation of Thoracic Organs at Risk in CT Images), 由CodaLab和ISBI聯(lián)合主辦，主要解決計算機斷層掃描圖像中的器官風(fēng)險分割問題，幫助醫(yī)生提高臨床治療中手動描繪效率，降低解剖學(xué)誤差。

而且這也是名副其實的救命AI研究。

據(jù)世界衛(wèi)生組織最新公布的數(shù)據(jù)，2018年全球患癌人數(shù)增加1810萬，共有960萬人死于癌癥。全球范圍內(nèi)，每8到11人中就有一人死于癌癥。

而作為治療癌癥過程中的一種常用手段放療，在殺死癌細胞的同時，也可能會損害健康細胞，因此，能否準(zhǔn)確分離出患者腫瘤附近的健康器官，會直接影響患者的康復(fù)情況。

這也讓成為器官準(zhǔn)確分割成為關(guān)鍵所在。

目前臨床中，常用的基于三維CT影像的器官描繪，很大程度上依賴于專家的人工標(biāo)注，醫(yī)生需要持續(xù)密集地同時對多個器官進行標(biāo)注，不僅工作量大且效率較低，勾畫單個病人的腫瘤區(qū)域根據(jù)患病位置的不同耗時可能高達96分鐘。

此外不同患者的目標(biāo)器官通常在形狀和位置上差異很大，并且CT影像中的輪廓對比度相對較低，也給器官的分割標(biāo)注帶來了困難。

如上圖所示，胸腔CT切片，左邊是CT影像，右邊是分割后的結(jié)果。其中，綠色區(qū)域?qū)?yīng)心臟，黃色區(qū)域?qū)?yīng)主動脈，藍色區(qū)域?qū)?yīng)氣管，紅色區(qū)域?qū)?yīng)食管。

騰訊優(yōu)圖×廈門大學(xué)

在此次挑戰(zhàn)賽中，騰訊優(yōu)圖TencentX團隊提出的胸部多器官分割系統(tǒng)，提供了一種全自動化的基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的健康器官分割方法，能夠精確快速地分割出胸腔內(nèi)位于靶腫瘤附近的健康器官。

△TencentX團隊邏輯方案

利用40組CT圖像訓(xùn)練，通過快速定位模塊和精細分割網(wǎng)絡(luò)兩個階段實現(xiàn)。

首先通過縮小三維CT影像空間距離采樣，配合3D卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)快速定位。

接著利用2.5D卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)沿矢狀面、冠狀面和水平面三個方向逐層預(yù)測結(jié)果，同時與3D卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在完整的VOI下直接預(yù)測出的結(jié)果相結(jié)合，產(chǎn)生準(zhǔn)確而又全面的多器官分割結(jié)果，實現(xiàn)精細分割。

這種先定位后分割的策略，不僅為最終的分割任務(wù)排除了大量的干擾，而且節(jié)省了計算資源。

該套胸部多器官分割系統(tǒng)，不僅可以協(xié)助醫(yī)生在放射治療中更加精確地控制劑量，從勞動密集型的器官標(biāo)注工作中解放出來。

而且能夠提高分割準(zhǔn)確率，指導(dǎo)醫(yī)生更精準(zhǔn)更快速的對病人進行治療，有效降低治療風(fēng)險，同時也能幫助醫(yī)學(xué)研究人員更好地了解和認知胸部器官。

比賽結(jié)果評判方面，核心參考的是Dice指標(biāo)——一種相似度系數(shù)，主要用來表示模型輸出和真實分布之間的相似程度。

最終騰訊優(yōu)圖和廈大聯(lián)隊，從全球的638支隊伍中脫穎而出，取得3項第一和1項第二的佳績，刷新3項全球新紀(jì)錄，準(zhǔn)確率也達到國際最高水平。

當(dāng)然，學(xué)研方面的刷紀(jì)錄，也只是更好為落地產(chǎn)品及產(chǎn)業(yè)下功夫。

目前騰訊通過旗下首個醫(yī)療影像產(chǎn)品“騰訊覓影”，持續(xù)對外輸出最新救命AI技術(shù)。

如今已支持宮頸癌、肺癌、眼科疾病等癌癥篩查，并在國內(nèi)100多家頂尖三甲醫(yī)院進行落地。既減輕了醫(yī)生的工作量，也為提升診斷準(zhǔn)確率和效率發(fā)揮了重要的作用。

這樣的AI每往前邁進一小步，都是人類美好明天的一大步。

科技向善，此之謂也。

— 完 —

誠摯招聘

量子位正在招募編輯/記者，工作地點在北京中關(guān)村。期待有才氣、有熱情的同學(xué)加入我們！相關(guān)細節(jié)，請在量子位公眾號(QbitAI)對話界面，回復(fù)“招聘”兩個字。

量子位 QbitAI · 頭條號簽約作者

?’?’ ? 追蹤AI技術(shù)和產(chǎn)品新動態(tài)