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探路新质生产力·智慧工匠/领军先锋风采|瑞金医院超声医学科主任周建桥:十年磨一剑打造“超声+AI魔方”

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在上海交通大学医学院附属瑞金医院,超声诊断已率先得到AI加持。一台比魔方稍大的盒子与超声检查设备连接后,能自动对甲状腺影像进行分析,完成结节检出、定位、测量,并给出良性恶性分类。对超声人才严重短缺的偏远地区和基层医院来说,这个"AI魔方"及其算法有望加速优质医疗的下沉和均衡化布局。

这台"AI魔方"是瑞金医院以产学研模式自研的。项目牵头人、瑞金医院超声医学科主任周建桥告诉记者,大约10年前项目酝酿时,AI远未像今天这般火爆,"医生不仅要会看病,更要拓展思维广度,感知时代的节拍,这样才能迎来革命性创新。"

一条高壁垒的赛道

如果关注智能医学影像,你应该听到过许多"CT+AI"的成果,比如肺结节智能检测。CT是AI辅助诊断的"必争之地",集聚了大量企业。而与这种"千军万马"相比,"超声+AI"的赛道要安静许多。这种差别,折射出AI介入超声诊断的高壁垒。

如果说做CT像是拍报名照,那么超声医生就仿佛夜行丛林时取景打灯。周建桥告诉记者,与CT的"直截了当""一览无余"不同,超声波易受人体组织阻挡,医生必须如管中窥豹般拿着超声探头探寻最佳"观察窗口",而且一边检查,一边还要在头脑中将实时获取的影像片段构建成病灶区域三维图景,进而完成诊断。由于超声从检查到诊断都很依赖人,程度远超CT,这种高度非标的操作给AI介入带来许多困难。

尽管如此,超声诊断仍值得被带入AI时代。周建桥说,对甲状腺、淋巴结、乳腺等浅表器官而言,超声是最精准、最敏感、最低成本的检查手段之一。有统计显示,我国每年的超声检查量是CT的数十倍,这足以证明"超声+AI"的巨大价值。

大约在2015年,执业近20年的周建桥开始思考是否能借助计算机和AI,让超声诊断实现跨越式发展。

"第一"背后的跨界与情怀

在瑞金医院支持下,周建桥率团队建成全国医疗行业唯一的"智慧超声中心",发起我国首个甲状腺与乳腺超声人工智能联盟,率先推出AI超声辅助诊断模型,另有多篇论文登上国际期刊。就在上月,这个团队入选上海"AI+(联合)创新工作室",同样也是医疗行业的首个……

谈到这些"唯一""第一",周建桥坦言,最关键的是跨界交叉的决心,以及对技术发展的洞察力:"作为瑞金医院医生,医疗能力不在话下;但要想进一步做好科研,就一定得打开视野,跳出本专业,从外部世界汲取新鲜空气。"这其实也是周建桥个人的风格。从学生时代到走上医疗岗位,他一直保有广泛的阅读和学习兴趣,既读现代诗,也学新科技。或许正因如此,他才能在AI浪潮刚兴起时,就感知到它能给超声诊断注入的巨大能量。

值得一提的是,上海智慧城市"智慧工匠"评选至今已走过7年,产生140位获奖者和被提名人,周建桥是其中唯一的医生。

当然,触发这个"超声+AI"梦想的,还有一份医生的情怀。由于超声诊断壁垒高,培养周期长,因此人才难得。国内约20万位超声医生中,持证的只有60%。特别是基层医院,缺口更大。周建桥觉得,通过"+AI",很有机会将顶尖超声医生的能力和经验,送到偏远地区以及基层医院,让更多病患不再奔波。

全情投入训练AI

实际上,"超声+AI"就是让人工智能把医生思维模拟一遍。为此,研究的关键和难点,就是医生的深度参与。

在与上海AI企业杏脉科技敲定产学研合作后,周建桥团队为研究投入了大量时间和精力,特别是对1万多名患者的甲状腺超声影像进行数据标注——每个病例都经过超声诊断和病理结果的交叉验证,每个结节都记录超声特征、给出良恶性标签,并一笔一画手绘出结节轮廓,"就像手把手教小学生读书"。而后,还要对完成预训练的AI反复优化,相当于陪AI"坐堂出诊",找出问题,不断迭代。

周建桥坦言,前期投入这么多精力,但他们实际上无法预期会得到何种成果,也没有什么经费支持,全凭情怀和信念驱动。仅仅是影像处理和数据标注,就耗费了团队数千小时。对诊疗任务异常繁重的瑞金医院医生来说,这每一分钟都是从他们宝贵的休息时间里挤出来的。

要训练出称职的"AI甲状腺超声助手",不能只靠一家医院的数据。为此,周建桥发起了以瑞金医院为核心的"中国甲状腺与乳腺超声人工智能联盟",在没有经费和政府项目引导的情况下,迅速得到全国400多家单位响应。通过联盟的力量,投喂给AI的影像数据横跨大江南北、来自各类医院;既包括价值百万元的高端设备,甚至有万元级便携机。正因为"吃"的数据够杂,最终这个AI模型的泛化能力够强——无论在什么医院用什么设备,它都能精准找出结节、画出轮廓、给出诊断。

在甲状腺领域取得突破后,周建桥继续率队在"超声+AI"的赛道上加速奔跑,一方面,他努力在扩展适应症、加速技术落地。另一方面也探索将新兴的AI大模型应用于超声医学,并取得初步成果。目前,他和企业合作研发的新一代AI,既可以"图生文"——根据影像自行生成完整的诊断报告,也可以"文生图"——根据诊断书,凭空绘制超声影像;而且经过实测,这些AI"创造"的超声图像,能轻易骗过资深医生的"法眼",这就为偏远地区培训超声医生、增加读片量开辟出一条新路。

"让医学和前沿科技交叉,把自己的经验数字化、程序化,这是我作为一名‘另类医生’额外的乐趣与成就感。"周建桥说。

人物小传

周建桥,上海交通大学医学院附属瑞金医院超声医学科主任,主任医师,博士生导师。在长期从事临床超声诊断和治疗的同时,跨界推动"超声+AI"研究,发起成立中国甲状腺与乳腺超声人工智能联盟,与合作伙伴成功研发"甲状腺结节超声人工智能辅助诊断系统"。曾获上海智慧城市建设"智慧工匠"。

  作者:张懿

文:张懿 图:受访者供图 编辑:周渊 责任编辑:戎兵

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