2023年醫(yī)院新興技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用典型案例征集活動經(jīng)行業(yè)專家背靠背盲審以及終審，共選出24篇典型案例，將陸續(xù)刊登出來，以饗讀者。

1、案例簡介

　　當(dāng)前階段，惡性腫瘤已經(jīng)成為嚴(yán)重威脅人類健康的主要疾病之一，國家層面已經(jīng)將腫瘤防治納入到慢性病管理的范疇中，云南省腫瘤醫(yī)院基于云南的醫(yī)療現(xiàn)狀，充分利用腫瘤大數(shù)據(jù)及其相關(guān)的人工智能應(yīng)用建設(shè)肺癌診療一體化項目，通過利用人工智能及醫(yī)療大數(shù)據(jù)應(yīng)用覆蓋云南省腫瘤醫(yī)院肺癌診療全業(yè)務(wù)場景，涵蓋腫瘤早篩、體檢、診斷、治療、預(yù)后等各個環(huán)節(jié)，旨在打造一體化、全流程的人工智能輔助應(yīng)用，助力醫(yī)院及相關(guān)醫(yī)療機構(gòu)的醫(yī)生提升肺癌診療的工作效率，減少誤診漏診，降低成本。

　　云南省腫瘤醫(yī)院的肺癌診療一體化項目通過建設(shè)肺癌人工智能輔助診斷和肺癌輔助治療決策系統(tǒng)，實現(xiàn)醫(yī)院、相關(guān)學(xué)協(xié)會診療平臺及相關(guān)醫(yī)療機構(gòu)之間肺癌篩查、診斷和輔助治療一體化。

2、建設(shè)與開發(fā)

　　云南省腫瘤醫(yī)院建設(shè)了肺結(jié)節(jié)-肺癌一體化診治中心，支持新型的診療一體化服務(wù)模式，同時可診斷疾病，在一體化服務(wù)上為云南省重點人群提供極低成本的診療服務(wù)。項目利用人工智能賦能云腫腫瘤一體化醫(yī)療服務(wù)，將為國內(nèi)患者提供疾病自檢查性質(zhì)的智能服務(wù)，并可依托云腫的醫(yī)學(xué)專家團隊，為相關(guān)醫(yī)護工作者提供高效、方便的診斷工具。

圖1 平臺架構(gòu)圖

　　云南省腫瘤醫(yī)院的肺結(jié)節(jié)-肺癌一體化診治中心將成為云南省內(nèi)健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)保障與應(yīng)用體系的重要組成部分，項目利用人工智能，圍繞疾病的健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)進行充分整合、深度挖掘為核心應(yīng)用理念，盤活云腫積累的醫(yī)療健康海量數(shù)據(jù)，全面釋放健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)的強大能量與人工智能應(yīng)用能力。以人工智能為基礎(chǔ)，整合診療數(shù)據(jù)、健康服務(wù)、患者康復(fù)服務(wù)等相關(guān)信息，進行全面融合的健康醫(yī)療信息輸出，為疾病預(yù)防早篩、高危人群健康服務(wù)、患者病情全程管理提供真實有效的大數(shù)據(jù)決策支撐。

　　本項目以云南省腫瘤醫(yī)院為中心醫(yī)院，在云腫覆蓋區(qū)域內(nèi)建立肺結(jié)節(jié)-肺癌一體化診治中心，提供區(qū)域內(nèi)居民的一體化服務(wù)。實現(xiàn)多級醫(yī)院之間的醫(yī)療影像信息互通與肺結(jié)節(jié)診療服務(wù)一體化，完成區(qū)域內(nèi)以患者為中心的診療服務(wù)體系，開展跨醫(yī)療單位協(xié)同合作。

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

3、關(guān)鍵技術(shù)

　　(1)注意力機制

　　基于注意力機制和深度學(xué)習(xí)的病灶識別技術(shù)，在深度學(xué)習(xí)的架構(gòu)上，引入了注意力機制，在卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)抽取特征后，通過注意力模塊對不同通道和區(qū)域的特征權(quán)重進行調(diào)整，再送入下一層的網(wǎng)絡(luò)，使模型更加聚焦于病灶區(qū)域，降低無關(guān)身體組織對模型的影響，可明顯提高模型的識別效果。

　　(2)迭代自學(xué)習(xí)系統(tǒng)

　　迭代自學(xué)習(xí)系統(tǒng)可更好滿足模型對數(shù)據(jù)的要求，降低了數(shù)據(jù)標(biāo)注的代價;目前CT數(shù)據(jù)標(biāo)注的開源數(shù)據(jù)有限，直接使用CT數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型難度較大，容易造成過擬合，泛化能力差。故模型訓(xùn)練采用遷移學(xué)習(xí)的方式，使用結(jié)節(jié)檢出的CT數(shù)據(jù)對模型進行預(yù)訓(xùn)練，有效提高模型的迭代效率。

　　(3)高性能彈性云服務(wù)平臺

　　高性能彈性云服務(wù)平臺通過對業(yè)務(wù)透明的形式提供資源分配，支持服務(wù)的彈性伸縮和故障遷移，可根據(jù)業(yè)務(wù)量動態(tài)調(diào)整計算資源，有效應(yīng)對患者突增帶來的服務(wù)壓力，避免系統(tǒng)訪問延遲和資源超負(fù)荷運行，同時當(dāng)服務(wù)實例出現(xiàn)故障需要維護時，可以將負(fù)載轉(zhuǎn)移到其他服務(wù)實例實現(xiàn)故障遷移，保證系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定。

4、服務(wù)內(nèi)容

　　(1)胸部CT肺結(jié)節(jié)AI輔助診斷

　　融合傳統(tǒng)圖像處理和深度學(xué)習(xí)多種算法對CT影像數(shù)據(jù)進行處理，如目前已經(jīng)較為成熟的區(qū)域自生長算法和3D-CNN等算法，讓計算機學(xué)習(xí)和模仿醫(yī)生閱片、診斷技術(shù)，分析圖像特征，找出疑似惡性的結(jié)節(jié)，過濾無結(jié)節(jié)的CT，對結(jié)節(jié)特征進行描述，輔助醫(yī)生提高對肺結(jié)節(jié)的早期檢出率，實現(xiàn)肺癌的早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療，節(jié)約醫(yī)生讀片和寫報告的時間，降低誤診、漏診的概率。借助人工智能圖像處理技術(shù)實現(xiàn)肺結(jié)節(jié)定位、定性診斷。基于圖像識別技術(shù)和自然語言處理技術(shù)實現(xiàn)結(jié)節(jié)良惡性預(yù)測。深度學(xué)習(xí)算法支持對不同時期結(jié)節(jié)追蹤隨訪。依據(jù)醫(yī)生書寫習(xí)慣，自動生成結(jié)構(gòu)化報告供醫(yī)生參考。

　　(2)影像AI會診平臺

　　遠(yuǎn)程影像會診服務(wù)是一種影像診斷中心面對申請醫(yī)院提交的影像會診申請出具影像會診意見，實現(xiàn)申請醫(yī)院疑難影像的快速轉(zhuǎn)移，從而為患者的早期、及時診斷和就地治療或轉(zhuǎn)院爭取時間和治愈可能的服務(wù)。項目建立遠(yuǎn)程影像會診AI資源庫，涵蓋接入的相關(guān)醫(yī)院，為疑難雜癥提供影像AI會診服務(wù)，以保障會診平臺影像診斷質(zhì)量的提升。影像AI會診平臺遵循IHE國際規(guī)范，特別是Radiology、Cardiology、Anatomic Pathology 技術(shù)框架(Technical Frameworks)，數(shù)據(jù)傳輸符合DICOM和 HL7 國際標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)合作醫(yī)療機構(gòu)影像數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化，并提供影像智能質(zhì)量管理功能，保證患者影像信息在會診平臺的通用性，減少患者重復(fù)檢查的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。影像AI會診平臺支持MDT會診平臺的無縫對接。

　　(3)肺癌輔助治療決策

　　肺癌診療輔助決策在醫(yī)療大數(shù)據(jù)機器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，依據(jù)多維度醫(yī)學(xué)知識庫體系、基于大數(shù)據(jù)隊列形成的真實世界研究海量數(shù)據(jù)，為醫(yī)生、護士、醫(yī)技人員、科室管理者提供智能、安全、高效的決策支持。通過推薦檢查策略、推薦治療策略、推薦用藥治療方案、醫(yī)囑合理性審核、推薦術(shù)后治療策略、真實世界數(shù)據(jù)分析、患者化療后不良反應(yīng)風(fēng)險預(yù)測、指南推薦等功能，幫助臨床醫(yī)生做出恰當(dāng)?shù)脑\斷決策，提高醫(yī)療效率;解決診療過程的一致性和規(guī)范性問題;減少醫(yī)療差錯，改善臨床結(jié)果;加速醫(yī)生培養(yǎng)成長。

　　(4)肺癌多學(xué)科協(xié)作平臺

　　肺癌多學(xué)科協(xié)作平臺，支持不同學(xué)科的醫(yī)學(xué)專家通過協(xié)作平臺閱讀和研究遠(yuǎn)程傳輸?shù)姆伟┗颊哔Y料，對異地患者進行的會診。利用物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)協(xié)作平臺上患者影像、病理、超聲及臨床病歷信息的傳輸與共享，并利用AI技術(shù)實現(xiàn)會診的智能輔診工作。

5、應(yīng)用效果與創(chuàng)新點

　　(1)數(shù)據(jù)應(yīng)用創(chuàng)新

　　通過對肺癌患者影像圖片數(shù)據(jù)和文本病歷數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)整理，將院內(nèi)臨床數(shù)據(jù)進行歸一化和結(jié)構(gòu)化處理，依據(jù)多維度醫(yī)學(xué)知識庫體系、基于大數(shù)據(jù)隊列形成的真實世界研究海量數(shù)據(jù)，將患者從入院檢查到最終出院康復(fù)的多種臨床數(shù)據(jù)予以整合，可用于早期篩查、輔助診斷、推薦治療、預(yù)后預(yù)測等不同方向的人工智能產(chǎn)品的訓(xùn)練。

　　(2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化、標(biāo)準(zhǔn)化的創(chuàng)新應(yīng)用

　　將臨床數(shù)據(jù)歸一化與結(jié)構(gòu)化處理后，探索電子病歷與人工智能系統(tǒng)聯(lián)動的應(yīng)用效果。

　　(3)應(yīng)用效果

　　云南省肺結(jié)節(jié)-肺癌一體化診治中心有效提升診療效率，患者滿意度直線上升，有效提升科室效益和影響力，目前已連入2家省外醫(yī)院、5家省級三甲醫(yī)院、以及13家地州醫(yī)院近百名專家。

　　● 對于醫(yī)院來說——降低醫(yī)院人力成本，提高醫(yī)院核心競爭力

　　● 對于患者來說——快速得知檢查結(jié)果，減少等待和重復(fù)就診

　　● 對于臨床醫(yī)師來說——提高診斷效率，減少漏診、誤診

　　● 完善AI診療平臺建設(shè)，提升肺癌診療能力

　　● 完善醫(yī)療數(shù)據(jù)平臺，挖掘健康數(shù)據(jù)價值

　　● 以診療一體化服務(wù)體系為支點，建成人工智能服務(wù)體系

　　● 以診療一體化服務(wù)體系為契機，建立人工智能健康醫(yī)療產(chǎn)業(yè)生態(tài)

　　(4)運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計

圖3 研究量統(tǒng)計

圖4 醫(yī)生具體使用情況

圖5 肺部CT檢查患者與預(yù)測成功對比

圖6 檢出病灶數(shù)與真實病灶數(shù)對比

6、總結(jié)

　　云南省肺結(jié)節(jié)-肺癌一體化診治中心通過整合CT影像數(shù)據(jù)和臨床文本數(shù)據(jù)建立統(tǒng)一的胸部AI輔助診斷系統(tǒng)、臨床診療AI輔助決策支持系統(tǒng)，旨在打造一體化的AI智能輔助應(yīng)用，實現(xiàn)AI技術(shù)從單一場景到全流程的覆蓋，從“看圖”到“字、詞、句、理解、研究”的過渡;通過建設(shè)一體化平臺，也進一步推進規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化診療制度和全生命周期患者服務(wù)體系建設(shè)，對腫瘤領(lǐng)域發(fā)病較高的肺癌的人工智能治療手段及技術(shù)的研究，以實現(xiàn)帶動人工智能在肺癌領(lǐng)域的技術(shù)革新。在推動人工智能領(lǐng)域發(fā)展的同時，云南省腫瘤醫(yī)院成為人工智能醫(yī)療的先行示范區(qū)域，樹立標(biāo)桿和楷模，并在全省范圍內(nèi)打造人工智能醫(yī)療領(lǐng)域深度應(yīng)用典型場景，發(fā)揮人工智能的應(yīng)用體驗和場景示范作用，提升城市智能化水平和市民感知度。

　　申報單位：云南省腫瘤醫(yī)院

　　聯(lián)合申報單位：零氪科技(北京)有限公司

　　技術(shù)方向：醫(yī)學(xué)人工智能、物聯(lián)網(wǎng)

　　業(yè)務(wù)領(lǐng)域：臨床應(yīng)用