科技日報記者 張佳星

近年來，國產(chǎn)高端醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備不斷涌現(xiàn)，讓人們能夠獲得更清晰、更豐富的醫(yī)療健康影像信息。例如，一次腹部核磁檢查，能給醫(yī)生提供超3000張不同層面的檢查圖像，通過使用人工智能等前沿分析技術(shù)，影像還可為患者帶來更深層次的診療獲益。

在此背景下，傳統(tǒng)膠片不僅難以承載海量的多維數(shù)據(jù)，還會限制診療水平的進(jìn)一步提升。

前不久，全國醫(yī)保影像云跨省調(diào)閱正式啟動，標(biāo)志著無數(shù)患者拎著膠片袋輾轉(zhuǎn)求醫(yī)的時代正成為歷史。

如何乘勢而為，推動醫(yī)學(xué)影像質(zhì)量躍升？在膠片退出歷史舞臺的同時，如何推動云端醫(yī)學(xué)影像更好地服務(wù)人民健康？借助人工智能技術(shù)，數(shù)字世界里的影像又會出現(xiàn)哪些顛覆性的場景應(yīng)用？近日，科技日報記者專訪了中國工程院院士、首都醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)院院長王振常，請他把脈現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像在數(shù)字化、智能化變遷中的發(fā)展。

醫(yī)學(xué)影像技術(shù)發(fā)展迎來重大機(jī)遇與挑戰(zhàn)

記者：醫(yī)學(xué)影像技術(shù)發(fā)展至今，在哪些方面取得了突破？

王振常：當(dāng)前臨床診療中，75%—85%的核心信息源自醫(yī)學(xué)影像。隨著探測技術(shù)手段的發(fā)展，醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的空間分辨力已經(jīng)躍升至微米級、時間分辨率可以達(dá)到亞毫秒級。

1895年，倫琴發(fā)現(xiàn)X射線，并于同年拍攝了人類歷史上第一張X射線照片，開啟影像技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。經(jīng)過一百余年的發(fā)展，醫(yī)學(xué)影像早已不僅包括傳統(tǒng)“平面成像”形式。例如我們熟知的CT（計算機(jī)斷層掃描）通過讓X射線束圍繞人體旋轉(zhuǎn)掃描，結(jié)合計算機(jī)重建技術(shù)生成三維斷層圖像，提升了病灶定位精準(zhǔn)度；而MRI（磁共振成像）技術(shù)逐步成熟，使軟組織、神經(jīng)系統(tǒng)等細(xì)微結(jié)構(gòu)的清晰呈現(xiàn)成為可能；核醫(yī)學(xué)如PET-CT（正電子發(fā)射計算機(jī)斷層顯像）則通過追蹤放射性示蹤劑的分布，精準(zhǔn)捕捉器官功能與病變，為腫瘤早期診斷、轉(zhuǎn)移灶探測提供了關(guān)鍵支撐。

這些技術(shù)能夠無創(chuàng)、高清地呈現(xiàn)器官結(jié)構(gòu)與功能狀態(tài)，不僅可以為診療決策提供有力的支撐和佐證，還能夠幫助醫(yī)生在疾病顯現(xiàn)癥狀之前及早準(zhǔn)確識別。

例如，我們團(tuán)隊研發(fā)的耳科專用CT將空間分辨力突破至50微米，首次實(shí)現(xiàn)直徑僅1.5毫米的鐙骨底板以及前庭窗等微米級結(jié)構(gòu)的活體成像，還能精準(zhǔn)量化聽小骨鏈的活動幅度、骨質(zhì)密度等指標(biāo)。

當(dāng)前，人工智能、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)讓影像分析更加深入全面，人工智能輔助診斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)病灶的快速篩查與量化分析，多模態(tài)影像融合技術(shù)則整合多種設(shè)備獲取的不同模態(tài)影像信息，為疑難病癥提供全方位診療依據(jù)。

記者：電子影像除了不讓患者再拎著膠片到處跑，還有哪些優(yōu)勢？

王振常：無論是對于醫(yī)生還是患者，電子影像都有很明顯的優(yōu)勢。

傳統(tǒng)膠片僅能顯示部分關(guān)鍵斷層圖像，而原始電子影像包含數(shù)千張斷層圖像，因此，膠片無法完整呈現(xiàn)病變的空間關(guān)系和細(xì)節(jié)特征。此外，膠片無法建立電子追溯體系，有時會帶來重復(fù)檢查的問題，每年全國因膠片問題導(dǎo)致的重復(fù)檢查費(fèi)用超百億元。

應(yīng)用電子影像可以很好地解決這些問題。隨著統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式與接口標(biāo)準(zhǔn)的全面推行，標(biāo)準(zhǔn)化電子影像的輸出存儲、醫(yī)學(xué)影像互融互通的程度進(jìn)一步加深；各類輕量化影像瀏覽軟件的應(yīng)用，可以讓醫(yī)生在手機(jī)、電腦、平板等終端隨時隨地調(diào)閱影像，且可以放大、旋轉(zhuǎn)、測量、對比影像。患者本人授權(quán)醫(yī)生調(diào)閱電子影像，就像把膠片遞給醫(yī)生一樣簡單。

對于患者而言，電子影像節(jié)省了膠片的材料費(fèi)用，隨著檢查結(jié)果互認(rèn)共享工作的推進(jìn)，一些不必要的重復(fù)檢查也可以減免。這為患者節(jié)省了就醫(yī)費(fèi)用和時間，也避免了反復(fù)抽血、照射等帶來的不便。

技術(shù)創(chuàng)新讓影像存儲調(diào)用更高效

記者：在醫(yī)學(xué)電子影像存儲和調(diào)用方面，我們面臨哪些挑戰(zhàn)？

王振常：我們在數(shù)據(jù)存儲成本、調(diào)用效率等方面，面臨不小的挑戰(zhàn)。

醫(yī)學(xué)電子影像的應(yīng)用，意味著海量數(shù)據(jù)。我們知道，相比于文字，照片會占用更多的存儲空間，而醫(yī)學(xué)影像不僅包括普通格式的圖片，還包括數(shù)百上千幀的連續(xù)掃描。以當(dāng)前光子計數(shù)CT為例，單例影像數(shù)據(jù)量達(dá)10GB—20GB，一家三甲醫(yī)院年均影像數(shù)據(jù)增量超100TB，這對數(shù)據(jù)存儲空間產(chǎn)生了巨大需求。

因此，醫(yī)院要投入大量資金來解決海量數(shù)據(jù)存儲問題。常見的解決方式有自建數(shù)據(jù)中心、購買云服務(wù)等。根據(jù)門診影像需保留15年、住院影像需保留30年的要求，一家三甲醫(yī)院30年累計影像數(shù)據(jù)量將超15PB。傳統(tǒng)集中式存儲的硬件采購和維護(hù)成本極高，基層醫(yī)院往往難以承擔(dān)。如何建設(shè)好信息化的基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集約化管理仍需各地進(jìn)行摸索和實(shí)踐。

數(shù)據(jù)不僅要妥善存儲，還要能夠隨時找到。但在海量數(shù)據(jù)庫中調(diào)用目標(biāo)信息并不容易。這就好比在手機(jī)相冊里找某一張?zhí)囟ǖ膱D片，如果一張張翻找很耗費(fèi)時間。因此需要通過標(biāo)記技術(shù)，讓數(shù)據(jù)的存儲路徑符合醫(yī)學(xué)影像的特點(diǎn)，這樣醫(yī)生就不用再“翻箱倒柜”，而是可以通過便捷的路徑調(diào)用。

此外，數(shù)據(jù)層面的兼容互通也是提高醫(yī)學(xué)影像利用效率的前提。當(dāng)前，不同設(shè)備、不同醫(yī)療機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)存儲格式差異較大，導(dǎo)致不同來源的數(shù)據(jù)整合困難、高質(zhì)量標(biāo)注樣本稀缺，因此需要通過醫(yī)學(xué)影像質(zhì)量控制和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)為醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

記者：為了實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)電子影像的高效存儲和調(diào)用，我們進(jìn)行了哪些技術(shù)創(chuàng)新？

王振常：通過普通網(wǎng)絡(luò)傳輸，獲取一份腹部影像可能需要十幾分鐘。即便調(diào)用成功，由于格式兼容性差，不同廠商設(shè)備的影像格式、編碼方式不統(tǒng)一等問題，也可能出現(xiàn)基層醫(yī)院的影像數(shù)據(jù)在三甲醫(yī)院系統(tǒng)中“打不開、看不清”的情況。

解決這些問題需要持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新，例如，可以通過5G+邊緣計算的方式實(shí)現(xiàn)影像的“秒級傳輸”，提升傳輸速度。當(dāng)前，相關(guān)部門在部署醫(yī)保影像云工作時，創(chuàng)新采用了千兆專網(wǎng)和智能預(yù)加載技術(shù)。當(dāng)患者掛號時，醫(yī)院系統(tǒng)可根據(jù)醫(yī)保信息發(fā)出預(yù)加載請求，調(diào)用的影像通過專網(wǎng)進(jìn)入醫(yī)院部署的“前置機(jī)”，大大縮短了醫(yī)生調(diào)閱跨區(qū)域影像的時間。

為實(shí)現(xiàn)高效檢索，國家醫(yī)療保障局推出78位全國統(tǒng)一影像編碼，為每一份影像分配唯一“身份證”。“身份證”包含患者基本信息以及檢查機(jī)構(gòu)、設(shè)備類型、檢查時間等關(guān)鍵信息，解決了跨機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)“找不到”的問題。同時，相關(guān)部門建立標(biāo)準(zhǔn)化元數(shù)據(jù)體系，支持按患者ID、檢查部位、疾病類型等多維度快速檢索，檢索效率提升80%以上。

人工智能應(yīng)嵌入醫(yī)療診療流程

記者：人工智能技術(shù)在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域的應(yīng)用情況如何？

王振常：當(dāng)前，人工智能在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用。在一些人工智能大賽中，人工智能已經(jīng)表現(xiàn)出解決影像診斷問題的能力，有時其準(zhǔn)確率和診斷速度甚至超過了專業(yè)的臨床醫(yī)生。數(shù)據(jù)顯示，截至2024年6月，人工智能醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域批準(zhǔn)了103張三類醫(yī)療器械注冊證，涵蓋心血管疾病、肺部疾病、腦血管疾病、骨科檢查、眼底疾病、乳腺疾病等病種。

但人工智能在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域的應(yīng)用推廣仍面臨阻礙。針對臨床醫(yī)生、放射科醫(yī)生、影像科醫(yī)生進(jìn)行的全國性調(diào)研顯示，50%受訪者認(rèn)為，人工智能難以很好地嵌入到當(dāng)前醫(yī)學(xué)診療流程中。

記者：在臨床試驗驗證中，人工智能證明了自己看得快、算得準(zhǔn)，為何部分受訪者不看好其應(yīng)用？

王振常：當(dāng)前的人工智能醫(yī)療影像設(shè)備基于單病種開發(fā)，但在臨床應(yīng)用中，醫(yī)療影像并非聚焦于單病種。放射科醫(yī)生開具的醫(yī)學(xué)報告，是對患者的器官進(jìn)行總體評價，而非對單病種進(jìn)行評價。例如，進(jìn)行肺部檢查，不僅要識別肺結(jié)節(jié)，還要判斷肺氣腫，看有沒有肺不張、肺炎，而現(xiàn)在的人工智能設(shè)備僅對肺結(jié)節(jié)進(jìn)行評價，并不符合臨床應(yīng)用的要求，也不符合放射科的報告要求。

此外，當(dāng)前人工智能訓(xùn)練數(shù)據(jù)基于圖像信息，通過深度學(xué)習(xí)進(jìn)行圖像標(biāo)注。但人工智能對于圖像的解讀難以達(dá)到專業(yè)水平，對圖像呈現(xiàn)出的要素解讀不全，丟了很多信息，這導(dǎo)致它在實(shí)際應(yīng)用中顯得“雞肋”。因此在大多數(shù)臨床情況下，目前的人工智能應(yīng)用并未有效提高醫(yī)生的工作效率，反而給醫(yī)生帶來了困惑和勞動強(qiáng)度的增加。

記者：那么，如何推動人工智能與醫(yī)療影像的結(jié)合，使其更符合臨床應(yīng)用要求？

王振常：首先，要在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制等方面實(shí)現(xiàn)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和優(yōu)質(zhì)化。如果同樣的檢查，在三甲醫(yī)院與基層醫(yī)院結(jié)果不同，同樣的設(shè)備因操作人員水平不同而表現(xiàn)懸殊，就談不上共享應(yīng)用。為解決這一問題，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院作為北京市醫(yī)學(xué)影像質(zhì)量控制和改進(jìn)中心的依托單位，在醫(yī)學(xué)影像標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)方面牽頭起草了多個國家衛(wèi)生行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為各級醫(yī)療機(jī)構(gòu)影像檢查的規(guī)范化操作提供了權(quán)威依據(jù)。

度量衡的統(tǒng)一推動了不同地域互通有無，影像數(shù)據(jù)也是一樣，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一促進(jìn)了整體醫(yī)學(xué)影像質(zhì)量的提升和數(shù)據(jù)安全共享。目前，北京市已經(jīng)形成《醫(yī)學(xué)影像云平臺共享數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)要求》《醫(yī)學(xué)影像檢查報告質(zhì)量控制規(guī)范》等。基于北京市醫(yī)學(xué)影像云平臺匯聚的數(shù)據(jù)，北京市醫(yī)學(xué)影像質(zhì)量控制和改進(jìn)中心梳理出適用于云平臺的影像質(zhì)控指標(biāo)，向253家醫(yī)療機(jī)構(gòu)發(fā)布月報，實(shí)現(xiàn)了對北京區(qū)域內(nèi)醫(yī)療機(jī)構(gòu)影像質(zhì)量的動態(tài)監(jiān)測與持續(xù)改進(jìn)。

在數(shù)據(jù)互通共享的基礎(chǔ)上，可以對醫(yī)學(xué)影像的整個鏈條進(jìn)行智能化重建。這需要在智能可視化、智能感知、智能診斷、智能報告、智能解讀等方面，持續(xù)構(gòu)建人工智能應(yīng)用新場景，使得人工智能真正融合到臨床影像數(shù)據(jù)的獲取、處理、閱讀中，并最終支持決策，甚至反哺基礎(chǔ)研究，為破解疾病產(chǎn)生機(jī)制和制定診療新方案提供扎實(shí)的佐證和數(shù)據(jù)。

記者：您認(rèn)為未來的影像服務(wù)模式會是什么樣的？

王振常：現(xiàn)在，北京每個月都會有大量的醫(yī)學(xué)影像被云調(diào)閱，患者在手機(jī)上、醫(yī)生在工作站上都可以同步訪問影像。這讓診療變得更便捷。而更大的改變在于，未來影像服務(wù)的升級將對人民健康狀態(tài)產(chǎn)生影響。

傳統(tǒng)上，影像的作用是評價人體的健康狀態(tài)，但隨著技術(shù)水平的提升，醫(yī)學(xué)影像獲得的信息維度也會不斷增加，讓人們更加了解自己的健康狀態(tài)。現(xiàn)在的醫(yī)學(xué)影像“視力”已經(jīng)突破了影像本身的邊界。例如，在二維的維度上，可以看到器官的橫斷面、冠狀面、矢狀面、曲面等任意方位；三維的維度上，可以看到立體信息；通過在三維空間數(shù)據(jù)中加入時間維度，可以得到四維信息；在四維基礎(chǔ)上疊加額外屬性，如透明顯示、代謝信息、組織彈性硬度等，維度將持續(xù)提升。

多維影像的關(guān)聯(lián)分析需要一個“科科通”的人工智能“大腦”，而不是“專科”人工智能。目前基于北京云影像平臺，我們正在依托已經(jīng)形成的數(shù)據(jù)庫開展針對某個器官的通用數(shù)據(jù)集建設(shè)，助力構(gòu)建通用人工智能。

與此同時，影像還可以助力早發(fā)現(xiàn)各個領(lǐng)域疾病，提升疾病治愈率。例如，如果腫瘤在毫米級大小時就能被發(fā)現(xiàn)，那么患者康復(fù)的可能性將更大；如果能在微米級、納米級被發(fā)現(xiàn)，就能阻止病變遷移。在推進(jìn)從“以治病為中心”向“以人民健康為中心”轉(zhuǎn)變的政策指引下，醫(yī)學(xué)影像與人工智能融合重構(gòu)將會產(chǎn)生更多新的應(yīng)用場景，醫(yī)學(xué)影像在有力支持主動健康方面大有可為。

致青年科技人才

醫(yī)務(wù)工作者，是一個更有可能面對困難、面對挫折，甚至面對生死的職業(yè)。因此，鍛煉“從容”的品質(zhì)將幫助青年人更好地面對職業(yè)生涯中的一個個挑戰(zhàn)。要相信辦法總比困難多，沒有克服不了的困難。

如何尋找解決困難的辦法？首先，技術(shù)非常重要，要具備能夠?qū)ｉT、獨(dú)立處理各種醫(yī)療工作的能力，精進(jìn)本專業(yè)、本領(lǐng)域的技能技術(shù)。其次要有良好的合作精神，通過相互協(xié)作，相互適應(yīng)和包容，促進(jìn)不同專業(yè)的融會貫通。年輕人不要過早被條條框框困住，向各領(lǐng)域汲取營養(yǎng)不僅可以幫助解決眼前的專業(yè)困難，甚至可以從中獲得線索，開創(chuàng)行業(yè)領(lǐng)域中的一番新天地。

要珍惜現(xiàn)在擁有的一切。我曾參加過援非工作。離開祖國、家人、朋友和熟悉的崗位，在陌生和艱苦的環(huán)境中，更能體會到當(dāng)下生活的珍貴。希望年輕人能充分利用現(xiàn)在擁有的時間、崗位和環(huán)境，做好對未來的規(guī)劃，這樣才能在成長的道路上有所作為。

——王振常