药明康德AI/报道
人工智能在医学影像领域的应用比比皆是，乱花渐欲迷人眼，人们第一反应往往是“医生被取代”等这类的字眼，乍一看有这样的认知十分正常，人们可能觉得这是AI在医学成像领域的常见应用。
不过突破常规，才有可能有新成绩。本文将介绍一种AI应用于医学影像领域的特殊用途，其特殊之处在于它可以减少PET/CT（正电子发射计算机断层显像）的使用，这也就意味着患者不会受到异常水平的辐射。
图片来源：Pixabay
最近，总部位于以色列的Zebra Medical Vision公司宣布，他们与强生（Johnson & Johnson’s）旗下专注于骨科和神经外科手术部门DePuy Synthes建立合作伙伴关系，将其基于AI的影像分析技术融合在骨科影像中，为骨科治疗带来新方法。
在本次合作中，Zebra Medical的机器学习算法将发挥其作用，它可以从2D的x射线影像中创建患者的3D疾病模型。由于该公司可以突破性地获取数亿张医学图像，其算法会在这些数据集上不断学习从二维到三维的创建过程。他们希望一定程度上减少使用PET/CT扫描技术带来的辐射，那么医疗辐射对人体是否有害呢？
医疗辐射对身体有害吗？
对于医学检查中的辐射，一般采用“两害取其轻”的做法。若将PET/CT作为确定肿瘤的良恶性等的手段，其积极意义远大于辐射对身体的影响。无法避免的是，有人经过一次PET/CT检查后，间隔不久又会多次进行它产生辐射的检查，辐射剂量便会在人体累积，如果人体未得到及时修复，那么身体受辐射影响的可能性会增高。
图片来源：Pixabay
一次CT扫描会产生1-10毫西弗（mSv）的辐射（相当于进行了100-200次x光检查），具体辐射值则取决于放射剂量和所需检查的身体部位。这些辐射量对于患者来说，其日后生活中仅有1/2000的可能患上癌症，可见是低概率事件。
但对于涉及进行多次检查或接受高剂量检查的人们来说，x射线、γ射线的确是已知的致癌物。基于动物和人类的证据，一些专家机构也对此进行了评估，美国癌症协会（American Cancer Society）在《x射线和γ射线会对人体产生危害吗？》报道中列举：
国际癌症研究机构（IARC）——世界卫生组织的下设组织，根据现有数据，将x射线和γ射线归类为“已知的人类致癌物”；
美国国家毒理学计划（NTP）——由美国国立卫生研究院（NIH）、美国疾病控制和预防中心（CDC）和美国食品和药物管理局（FDA）组成，将x射线和γ射线归类为“已知的人类致癌物”；
美国环境保护局（EPA）则设定了暴露于X射线和γ射线的限制，部分原因是因为他们认为这种形式的辐射会导致癌症。
图片来源：Pixabay
存在即合理，使用AI技术创建的3D医学影像便有其积极作用，通过减少PET/CT扫描的需求，从而减少一部分特定人群遭受相对高剂量的辐射。因此，Zebra Medical使用机器学习来避免不必要的扫描是AI医学影像积极的发展方向。
医学影像突破平面，从2D到3D
在Zebra Medical本次的合作中，从二维影像到三维疾病模型影像的转变也令人印象深刻，这一领域也有许多机构、企业着手进行着相关研究。我们将对其中影响力较为长远的几例研究进行简单概述，来看看3D模型影像对生物医疗领域发展的贡献值。
图片来源：Pixabay
2018年5月，为更全面地了解每个细胞应对疾病的完整过程，来自艾伦研究院（Allen Institute）的科学家使用AI创建了人类细胞的第一个完整的3D模型，展示了细胞内的不同部分和结构是如何运作的，医生也因此可以直观地看到癌症和其他疾病对个体细胞的影响。
2019年2月，总部位于慕尼黑的初创公司ImFusion公司，采用深度学习技术将将2D超声数据转换为3D图像，同时还能为外科医生在手术期间实时提供患者的3D模型，传统的MRI或CT扫描技术无法实现这一点，从手术效率这一点上改善了医生进行手术的方式。
2019年11月，加州大学洛杉矶分校（University of California, Los Angeles）的研究团队在《自然方法》（Nature Methods）子刊发表研究成果，他们通过深度学习，设计了扩展荧光显微镜功能的技术Deep-Z，将二维图像转换成虚拟三维切片的堆栈，这些三维切片则可以清晰显示生物体内的活动，将益于生命科学、生物学等学科的发展。
结语
虽然上述成果看上去与PET/CT扫描的替代没有什么联系，但它们都强调了AI在影像这一领域的研究正以不同的形式展开，未来人工智能构建下，3D模型影像技术不断发展，医学环境中不必要的辐射被避免，对于人类身体健康来说也是一种双重促进。
本文由药明康德AI
整理编译来源：forbes.com
参考资料
[1] How Medical AI Can Save Patients From Excessive Exposure To Radiation Retrieved Jan 3, 2020 from https://www.forbes.com/sites/simonchandler/2019/12/19/how-medical-ai-can-save-patients-from-excessive-exposure-to-radiation/#58fe9a3a15b2
[2] Do x-rays and gamma rays cause cancer? Retrieved Jan 3, 2020 from https://www.cancer.org/cancer/cancer-causes/radiation-exposure/x-rays-gamma-rays/do-xrays-and-gamma-rays-cause-cancer.html
[3] Artificial Intelligence Converts 2D Images Into 3D Using Deep Learning Retrieved Jan 3, 2020
from https://scitechdaily.com/artificial-intelligence-converts-2d-images-into-3d-using-deep-learning-video/
[4] Munich Startup Uses AI to Take Medical Imaging to Another Dimension Retrieved Jan 3, 2020
from https://blogs.nvidia.com/blog/2019/02/06/2d-to-3d-medical-imaging/
[5] https://baike.baidu.com/item/PET-CT/8808562?fr=aladdin#8
版权说明：欢迎个人转发至朋友圈，谢绝媒体或机构未经授权以任何形式转载至其他平台。
