Добивки:
- Способност да се објасни како се воспоставуваат работните текови за откривање, сегментација и приоритизирање поддржани од вештачка интелигенција во радиолошките слики
- Способност да се одделат излезите на моделот (топлинска карта, веројатност, мерење) од одлуката на радиологот и да се позиционираат во улога на поддршка
- Способност да се валидираат излезите од моделот на слика со чувствителност/специфичност, лажно позитивен товар и клинички контекст
Радиологијата е најзрелата област за примена на вештачката интелигенција во биомедицинскиот инженеринг. Х-зраци (Х-зраци), компјутеризирана томографија (КТ; КТ на англиски, комбинирајќи делови од рендгенски зраци земени од различни агли) и магнетна резонанца (МР; МРИ на англиски, сликање на ткиво со силно магнетно поле и радио бранови) произведуваат милиони слики секој ден. Потребни се години експертиза за радиолог да ги протолкува овие слики. Вештачката интелигенција придонесува за овој процес со откривање (привлекување внимание на наод), сегментација (исцртување на границите на структурата; сегментација на англиски јазик) и приоритизација (ставање на итни случаи на почетокот на редот; тријажа на англиски јазик). Во оваа единица, ќе видиме како се поставени овие работни текови и - што е најважно - како излезот е позициониран како влез, наместо како замена за одлуката на радиологот.
Како инженер, вашата работа е често да го развивате моделот, да го интегрирате, да го потврдите и да ги следите неговите перформанси со клиничкиот тим. Дијагнозата ја поставува радиологот. ВИ не дијагностицира; привлекува внимание, мери, сортира.
Чекори на работниот тек на радиолошка вештачка интелигенција
Чекор 1 - Податоци и претходна обработка. Сликите доаѓаат како DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine; стандарден формат на датотека и комуникација за медицински слики). Претходна обработка; Тие вклучуваат прозорци (приспособување контраст на сликата), преработка (промена на големината на парчињата до стандардна големина) и намалување на шумот. Овој чекор е безбеден и погоден за автоматизација.
Чекор 2 - Откривање и сегментација. Шемата ја означува областа што одговара на јазол на белите дробови, фрактура или хеморагија. Излезот е обично во форма на резултат на веројатност и топлинска карта (слој што по боја ги покажува областите каде што е концентрирано вниманието на моделот). Во сегментацијата, моделот ги црта границите на пикселите на орган или лезија; Ова се користи за мерење на волуменот.
Чекор 3 - Дајте приоритет. Доколку се открие итен наод (на пр. мозочно крварење), случајот се става во работната листа. Целта овде не е да се смени радиологот, туку да се осигура дека критичниот случај е виден порано.
Чекор 4 - Евалуација од радиолог. Излезите од моделот се претставени на радиологот како слој за препораки. Радиологот прифаќа, одбива или менува. Конечниот извештај и дијагнозата му припаѓа на радиологот.
Чекор 5 - Верификација и следење. Once the model is in the field, its performance is constantly monitored; Лажно позитивните и лажно негативните стапки се следат одделно на различни уреди и групи на пациенти.
Sensitivity, Specificity and False Positive Burden
There are two basic metrics for image model evaluation. Чувствителноста е стапката на откривање на оние кои се навистина болни: високата чувствителност значи помалку пропуштени наоди. Специфичноста е брзината со која прецизно ги елиминираме навистина здравите: високата специфичност значи помалку лажни аларми. Постои рамнотежа помеѓу овие две; If you lower the threshold and detect more findings, false alarms increase.
Критичен концепт во клиниката е товарот на лажни позитиви: ако манекенката вели „сомнително“ премногу често, радиологот мора да ги отфрли овие знамиња секој пат и по некое време не ги сфаќа сериозно предупредувањата (замор од аларм). Therefore, not only the sensitivity of a model should be evaluated, but also the number of false positives in the actual workflow.
Три мини случаи: според бројките
Случај 1 - Заштедено време со приоритизација. Во болница беше имплементиран модел на приоритизација на крварење кај КТ на мозокот. Просечното време за случаите на крвавење што требаше првпат да ги види радиологот се намали од 28 минути на 8 минути. Сепак, моделот не успеа да сними пропуштена мала субарахноидална хеморагија; затоа, сите случаи повторно беа подложени на целосно радиолошко читање. Моделот го забрза сортирањето, но не го елиминираше читањето.
Случај 2 - Лажно позитивен товар. Моделот за откривање на јазли на белите дробови произведе просечно 6 „сомнителни“ знаци по пациент кога се работи со низок праг за да се зголеми чувствителноста до 94%; Повеќето од нив беа васкуларни делови и бенигни фокуси. Во рок од две недели, радиолози почнаа да ги игнорираат знаците. Кога прагот беше повторно прилагоден и бројот на оценки се намали на 1,5 по пациент, моделот стана повторно корисен.
Случај 3 - Поместување на теренот. Модел за детекција на фрактура изведена со 91% чувствителност на дигитални рендген машини во болницата А, но падна на 72% во болницата Б користејќи преносливи уреди од различен производител. Квалитетот на сликата и позиционирањето беа различни. Моделот не може да се смета за сигурен без дополнително да се потврди на секој уред и популација во која ќе се користи.
Слаба навестување / Силен навестување
Забелешка: Информациите подолу се за конфигурирање на текстуален извештај или работен тек, а не за толкување на самата слика. Дијагнозата на слики е дело на потврден клинички софтвер и радиолог.
Слаба навестување:
Погледнете го овој извештај за рендген и кажете ми дали пациентот е болен.[извештај]
Моќен потсетник:
Вашата улога: Вие сте асистент за работниот тек на радиологија (НЕ СТЕ ДИЈАГНОЗА). Структурирајте го текстот на анонимниот извештај за радиологија на следниов начин: - Табелирајте ги наодите, мерењата и анатомските локации. - Чувајте ги нејасните/негативните изјави („не може да се исклучат“) како што се, не правете конечни. - Не додавајте никакви наоди што ги нема во текстот. - Соберете реченици „препорака/последни“ во посебен дел. - На крајот наведете 3 точки кои радиологот треба да ги потврди. Анонимен извештај: [текст]
Моќниот промптен модел го држи моделот подалеку од толкување и се фокусира на конфигурацијата; Пожелно е да се задржи двосмисленоста, бидејќи во јазикот на радиологијата клучна е разликата помеѓу „не може да се исклучи“ и „достапно“.
Четири шаблони за копирање
1) Извештај за конфигурација:
Поделете го следниов анонимен радиолошки извештај на следните наслови: Индикација, Техника, Наоди, Заклучок, Препорака. Држете се до текстот, не додавајте коментари. Извештај: [текст]
2) Проверка на конзистентноста на мерењето:
Наведете ги сите нумерички мерења (mm, cm, HU) во овој извештај и означете спротивставени или нефизиолошки вредности. Извештај: [текст]
3) Модел план за евалуација:
Напишете нацрт-план за евалуација за модел за откривање слика: чувствителност, специфичност, лажно позитивно/пациент, анализа на подгрупа (уред, возраст), комплет за надворешна валидација. Одделно означете ги точките за клиничко одобрување.
4) Лажно позитивна белешка за тријажа:
Класифицирајте ја следнава листа на излези за откривање како „приоритет на радиолог висок/низок“; Напишете го образложението за секој час. Наведете дека одлуката ја препуштате на радиологот. Список: [излези]
Улогата на моделот: Според типот на наод
Наоѓање тип
Придонес за вештачка интелигенција
критичност
верификација
Итна приоритизација на крварење
високо
многу високо
Радиолог целосно читање
Откривање на јазли на белите дробови
високо
високо
Праг + протокол за следење
Коскена возраст/мерење
високо
средно
Експертска контрола
Сегментација на волуменот на органите
високо
средно
Manual sample verification
Извештај за конфигурација (текст)
високо
низок
Потврда од радиолог
Совет: Никогаш не потпирајте се на еден процент на точност кога оценувате модел на екран. Побарајте чувствителност, специфичност, лажно позитивен товар и перформанси на подгрупата заедно; „На кој уред и група пациенти го тестиравте моделот? прашањето открива повеќето проблеми.
Внимание: Топлинската карта не гарантира „зошто“ моделот одлучил така; Тоа само покажува каде е насочено вашето внимание. Понекогаш моделот го дава вистинскиот одговор поради погрешна причина (на пример, гледајќи во маркер на сликата). Излезот за објаснување исто така бара валидација.
Вообичаени грешки
- Потпирајќи се на една метрика. Високата вкупна точност може да ја прикрие ниската чувствителност во критична подгрупа.
- Не мерење на лажно позитивно оптоварување. Моделот што произведува премногу сигнали создава стимулативен замор и е напуштен.
- Потврдете го моделот на еден уред и користете го насекаде. Полета на полето е најчеста причина за неуспех на ВИ на сликата.
- Грешка на топлинската карта за доказ. Картата на вниманието не е објаснување; Вистинскиот одговор може да се заснова на погрешна причина.
- Елиминирање на радиологот. Моделот дава приоритети и означува; Дијагнозата и извештајот му припаѓаат на радиологот.
Сумирано
- Радиолошка вештачка интелигенција; Таа произведува вредност преку откривање, сегментација и приоритизација и не ја заменува дијагнозата.
- Постои рамнотежа помеѓу чувствителноста и специфичноста; Лажно позитивен товар е критична метрика во клиниката.
- Моделите мора да подлежат на надворешна валидација (менување на домен) на секој уред и популација во која ќе се користат.
- Топлинските карти покажуваат внимание, но не гарантираат објаснување; не може да се земе како доказ.
- Конечната дијагноза и извештај му припаѓа на радиологот; ВИ е потпорен слој.
Задача за апликација
Изберете постоечко (или хипотетичко) сценарио за откривање слика. Напишете рамка за евалуација за овој модел: наведете кои метрики (чувствителност, специфичност, лажно позитивно/пациент), кои подгрупи (уред, возраст, пол) и кој надворешен сет за валидација ќе го користите. Потоа означете ја точната точка во работниот тек каде радиологот донел одлука и објаснете во параграф како излезот од моделот бил внесен во таа одлука.
листа за проверка
- [ ] Можам да ги разликувам улогите на откривање, сегментација и приоритизација на радиолошката вештачка интелигенција.
- [ ] Можам заедно да ја проценам чувствителноста, специфичноста и лажно позитивниот товар.
- [ ] Знам што е поместување на полето и зошто е потребна надворешна валидација.
- [ ] Сфатив дека топлинската карта не е објаснување и потребна е проверка.
- [ ] Можам да го позиционирам излезот на моделот како влез во одлуката на радиологот, наместо негова замена.