Pelnas:
- Gebėjimas paaiškinti, kaip radiologiniuose vaizduose nustatomos dirbtinio intelekto aptikimo, segmentavimo ir prioritetų nustatymo darbo eigos
- Gebėjimas atskirti modelio rezultatus (šilumos žemėlapį, tikimybę, matavimą) nuo radiologo sprendimo ir išdėstyti juos kaip pagalbinį vaidmenį.
- Gebėjimas patvirtinti vaizdo modelio rezultatus atsižvelgiant į jautrumą / specifiškumą, klaidingai teigiamą naštą ir klinikinį kontekstą
Radiologija yra brandžiausia dirbtinio intelekto taikymo sritis biomedicinos inžinerijoje. Rentgeno spinduliai (rentgeno spinduliai), kompiuterinė tomografija (CT; angl. CT, jungianti rentgeno pjūvius, paimtus iš skirtingų kampų) ir magnetinio rezonanso (MR; MRT anglų k., audinių vaizdavimas stipriu magnetiniu lauku ir radijo bangomis) kasdien sukuria milijonus vaizdų. Norint interpretuoti šiuos vaizdus, radiologui prireikia metų patirties. Dirbtinis intelektas prisideda prie šio proceso aptikdamas (atkreipdamas dėmesį į radinį), segmentuodamas (nubrėždamas struktūros ribas; segmentuodamas anglų k.) ir nustatydamas prioritetus (skubius atvejus įvesdamas eilės pradžioje; triage anglų kalba). Šiame skyriuje pamatysime, kaip nustatomos šios darbo eigos ir, svarbiausia, kaip išvestis yra radiologo sprendimo įvestis, o ne pakaitalas.
Kaip inžinieriaus, jūsų darbas dažnai yra sukurti modelį, jį integruoti, patvirtinti ir stebėti jo veikimą kartu su klinikine komanda. Diagnozę nustato radiologas. AI nediagnozuoja; atkreipia dėmesį, matuoja, rūšiuoja.
Radiologinio AI darbo eigos žingsniai
1 žingsnis – duomenys ir išankstinis apdorojimas. Vaizdai pateikiami kaip DICOM (skaitmeninis vaizdas ir ryšiai medicinoje; standartinis medicininių vaizdų failų ir ryšio formatas). Išankstinis apdorojimas; Tai apima langų keitimą (vaizdo kontrasto reguliavimą), mėginių keitimą (griežinėlių dydžio keitimą iki standartinio dydžio) ir triukšmo mažinimą. Šis žingsnis yra saugus ir tinkamas automatizavimui.
2 žingsnis – aptikimas ir segmentavimas. Modelis žymi sritį, atitinkančią plaučių mazgą, lūžį ar kraujavimą. Išvestis paprastai yra tikimybės balo ir šilumos žemėlapio (sluoksnio, kuris spalvomis parodo sritis, kuriose sutelktas modelio dėmesys). Segmentuojant modelis nubrėžia organo arba pažeidimo pikselių ribas; Tai naudojama tūrio matavimui.
3 žingsnis – suteikite pirmenybę. Jei nustatomas skubus radinys (pvz., kraujavimas smegenyse), byla perkeliama į darbo sąrašą. Čia siekiama ne pakeisti radiologą, o užtikrinti, kad kritinis atvejis būtų pastebėtas anksčiau.
4 žingsnis – radiologo įvertinimas. Modelio rezultatai pateikiami radiologui kaip rekomendacinis sluoksnis. Radiologas priima, atmeta arba keičia. Galutinė ataskaita ir diagnozė priklauso radiologui.
5 žingsnis. Patikra ir stebėjimas. Kai modelis yra lauke, jo veikimas yra nuolat stebimas; Klaidingai teigiami ir klaidingai neigiami rodikliai stebimi atskirai skirtinguose įrenginiuose ir pacientų grupėse.
Jautrumas, specifiškumas ir klaidingai teigiama našta
Yra dvi pagrindinės vaizdo modelio vertinimo metrikos. Jautrumas yra tų, kurie tikrai serga, aptikimo dažnis: didelis jautrumas reiškia, kad bus mažiau nepastebimų. Specifiškumas yra greitis, kuriuo mes tiksliai pašaliname tikrai sveikus dalykus: didelis specifiškumas reiškia mažiau klaidingų pavojaus signalų. Tarp šių dviejų yra pusiausvyra; Jei sumažinsite slenkstį ir aptiksite daugiau radinių, padaugės klaidingų pavojaus signalų.
Kritinė koncepcija klinikoje yra klaidingų teigiamų rezultatų našta: jei modelis per dažnai sako „įtartinas“, radiologas kiekvieną kartą turi atmesti šias vėliavėles ir po kurio laiko į perspėjimus nežiūri rimtai (alert fatigue). Todėl reikia įvertinti ne tik modelio jautrumą, bet ir klaidingų teigiamų rezultatų skaičių faktinėje darbo eigoje.
Trys mini dėklai: pagal numerius
1 atvejis – sutaupytas laikas dėl prioritetų nustatymo. Ligoninėje buvo įdiegtas kraujavimo prioritetų nustatymo modelis smegenų KT. Vidutinis laikas, per kurį kraujavimo atvejai pirmą kartą apsilankė pas radiologą, sumažėjo nuo 28 minučių iki 8 minučių. Tačiau modeliui nepavyko užfiksuoti praleisto nedidelio subarachnoidinio kraujavimo; todėl visais atvejais vėl buvo atliktas išsamus radiologo nuskaitymas. Modelis pagreitino rūšiavimą, bet nepanaikino skaitymo.
2 atvejis – klaidingai teigiama našta. Plaučių mazgelių aptikimo modelis davė vidutiniškai 6 „įtartinus“ požymius vienam pacientui, kai buvo paleistas žemas slenkstis, kad padidintų jautrumą iki 94 %; Dauguma jų buvo kraujagyslių pjūviai ir gerybiniai židiniai. Per dvi savaites radiologai pradėjo nekreipti dėmesio į šiuos požymius. Pakoregavus slenkstį ir sumažinus pažymių skaičių iki 1,5 vienam pacientui, modelis vėl tapo naudingas.
3 atvejis – lauko poslinkis. Lūžių aptikimo modelis buvo atliktas su 91% jautrumu skaitmeniniuose rentgeno aparatuose ligoninėje A, bet sumažėjo iki 72% ligoninėje B naudojant kito gamintojo nešiojamus prietaisus. Vaizdo kokybė ir padėtis skyrėsi. Modelis negali būti laikomas patikimu, jei jo nepatvirtinama kiekviename įrenginyje ir populiacijoje, kurioje jis bus naudojamas.
Silpnas raginimas / stiprus raginimas
Pastaba: toliau pateikti raginimai skirti tekstinei ataskaitai arba darbo eigai konfigūruoti, o ne pačiam vaizdui interpretuoti. Vaizdo diagnostika yra patvirtintos klinikinės programinės įrangos ir radiologo darbas.
Silpnas raginimas:
Pažvelkite į šią rentgeno ataskaitą ir pasakykite man, ar pacientas serga.[ataskaita]
Galingas raginimas:
Jūsų vaidmuo: Jūs esate radiologijos darbo eigos asistentas (JUMS NESATE DIAGNOSTIKA). Anoniminės radiologijos ataskaitos tekstą suskirstykite taip: - Pateikite išvadas, matavimus ir anatomines vietas. - Neaiškius / neigiamus teiginius ("negalima atmesti") laikykite tokius, kokie yra, nepadarykite galutinių. - Nepridėkite jokių išvadų, kurių nėra tekste. - Atskirame skyriuje surinkite sakinius „rekomendacija/paskęsti“. – Pabaigoje išvardinkite 3 punktus, kuriuos turėtų patvirtinti radiologas. Anoniminis pranešimas: [tekstas]
Galingas greitas modelis apsaugo modelį nuo interpretacijos ir sutelkia dėmesį į konfigūraciją; Pageidautina išlaikyti dviprasmiškumą, nes radiologijos kalboje skirtumas tarp „negalima atmesti“ ir „yra prieinamas“ yra esminis.
Keturi kopijuojami šablonai
1) Ataskaitos konfigūracija:
Padalinkite šią anoniminę radiologijos ataskaitą į šias antraštes: Indikacija, Technika, Išvados, Išvada, Rekomendacija. Laikykitės teksto, nepridėkite komentarų. Pranešimas: [tekstas]
2) Matavimo nuoseklumo patikrinimas:
Šioje ataskaitoje išvardykite visus skaitinius matavimus (mm, cm, HU) ir pažymėkite prieštaraujančias arba nefiziologines reikšmes. Pranešimas: [tekstas]
3) Modelio vertinimo planas:
Parašykite vaizdo aptikimo modelio vertinimo plano projektą: jautrumas, specifiškumas, klaidingas teigiamas/pacientas, pogrupio (prietaiso, amžiaus) analizė, išorinio patvirtinimo rinkinys. Klinikinio patvirtinimo taškus pažymėkite atskirai.
4) Klaidingai teigiamas triažo pastaba:
Klasifikuokite šį aptikimo rezultatų sąrašą kaip "radiologo prioritetas didelis/žemas"; Parašykite kiekvienos klasės pagrindimą. Nurodykite, kad sprendimą paliekate radiologui. Sąrašas: [išėjimai]
Modelio vaidmuo: pagal radinio tipą
Tipo radimas
AI indėlis
kritiškumas
patikrinimas
Skubus kraujavimo prioritetas
aukštas
labai aukštas
Radiologo pilnas skaitymas
Plaučių mazgelių aptikimas
aukštas
aukštas
Slenkstis + sekimo protokolas
Kaulų amžius/išmatavimas
aukštas
vidutinis
Ekspertų kontrolė
Organų tūrio segmentacija
aukštas
vidutinis
Rankinis pavyzdžio patikrinimas
Ataskaitos konfigūracija (tekstas)
aukštas
žemas
Radiologo patvirtinimas
Patarimas: vertindami ekrano modelį, niekada nepasikliaukite vienu tikslumo procentu. Prašykite jautrumo, specifiškumo, klaidingai teigiamos naštos ir pogrupio veiklos kartu; "Kokiu įrenginiu ir pacientų grupėje išbandėte modelį?" klausimas atskleidžia daugumą problemų.
Atsargiai: šilumos žemėlapis negarantuoja, „kodėl“ modelis nusprendė taip, kaip padarė; Tai tik parodo, kur sutelktas jūsų dėmesys. Kartais modelis pateikia teisingą atsakymą dėl netinkamos priežasties (pavyzdžiui, žiūrėdamas į paveikslėlyje esantį žymeklį). Paaiškinamumo išvestis taip pat reikalauja patvirtinimo.
Dažnos klaidos
- Remdamiesi vienu metriku. Didelis bendras tikslumas gali užmaskuoti mažą jautrumą kritiniame pogrupyje.
- Klaidingai teigiamos apkrovos matavimas. Modelis, skleidžiantis per daug signalų, sukelia dirgiklio nuovargį ir yra apleistas.
- Patikrinkite modelį viename įrenginyje ir naudokite jį bet kur. Lauko poslinkis yra dažniausia vaizdo AI gedimo priežastis.
- Šilumos žemėlapio klaidinimas kaip įrodymas. Dėmesio žemėlapis nėra paaiškinimas; Teisingas atsakymas gali būti pagrįstas neteisinga priežastimi.
- Radiologo pašalinimas. Modelis nustato prioritetus ir vėliavėles; Diagnozė ir ataskaita priklauso radiologui.
Apibendrinant
- Radiologinis AI; Jis sukuria vertę aptikdamas, skirstydamas segmentus ir nustatydamas prioritetus ir nepakeičia diagnostikos.
- Yra pusiausvyra tarp jautrumo ir specifiškumo; Klaidingai teigiama našta yra kritinis rodiklis klinikoje.
- Kiekviename įrenginyje ir populiacijoje, kurioje jie bus naudojami, modeliams turi būti atliktas išorinis patvirtinimas (domeno perkėlimas).
- Šilumos žemėlapiai rodo dėmesį, bet negarantuoja paaiškinimo; negali būti laikomas įrodymu.
- Galutinė diagnozė ir ataskaita priklauso radiologui; AI yra pagalbinis sluoksnis.
Taikymo užduotis
Pasirinkite esamą (arba hipotetinį) vaizdo aptikimo scenarijų. Parašykite šio modelio vertinimo sistemą: nurodykite, kokias metrikas (jautrumas, specifiškumas, klaidingai teigiamas / pacientas), kokius pogrupius (įrenginys, amžius, lytis) ir kokį išorinio patvirtinimo rinkinį naudosite. Tada pažymėkite tikslų darbo eigos tašką, kuriame radiologas priėmė sprendimą, ir pastraipoje paaiškinkite, kaip modelio rezultatai buvo įtraukti į tą sprendimą.
kontrolinis sąrašas
- [ ] Galiu išskirti radiologinio AI aptikimo, segmentavimo ir prioritetų nustatymo vaidmenis.
- [ ] Galiu kartu įvertinti jautrumą, specifiškumą ir klaidingai teigiamą naštą.
- [ ] Žinau, kas yra lauko perkėlimas ir kodėl reikalingas išorinis patvirtinimas.
- [ ] Supratau, kad šilumos žemėlapis nėra paaiškinimas ir reikalingas patikrinimas.
- [ ] Modelio išvestį galiu išdėstyti kaip radiologo sprendimo įvestį, o ne kaip jo pakaitalą.