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盡管臨床科研與應(yīng)用開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入智慧化時(shí)代,但國(guó)內(nèi)海量的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)并未形成可歸納、可應(yīng)用的大數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)化的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)集仍是一種稀缺資源,影響著相關(guān)科研與產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
而今,這一局面即將迎來改變。
2022年7月5日,國(guó)家衛(wèi)生健康委能力建設(shè)和繼續(xù)教育中心(以下簡(jiǎn)稱“繼續(xù)教育中心”)發(fā)布《關(guān)于放射影像數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)項(xiàng)目課題立項(xiàng)評(píng)審結(jié)果公示的通知》,正式拉開影像數(shù)據(jù)庫(kù)體系化建設(shè)的序幕。
放射影像數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)項(xiàng)目以國(guó)家衛(wèi)生健康委能力建設(shè)和繼續(xù)教育中心為主辦單位,全面主導(dǎo)和統(tǒng)籌數(shù)據(jù)庫(kù)的體系化建設(shè),計(jì)劃開展數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、質(zhì)量控制、科學(xué)研究、產(chǎn)品研發(fā)、技術(shù)轉(zhuǎn)化、醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)工作。
文件內(nèi)容顯示,第一批放射影像數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)項(xiàng)總計(jì)13項(xiàng),包括心腦血管影像數(shù)據(jù)庫(kù)、慢性肝病及原發(fā)性肝癌影像數(shù)據(jù)庫(kù)、缺血性心臟病核醫(yī)學(xué)多模態(tài)影像數(shù)據(jù)庫(kù)、胃腸道疾病影像數(shù)據(jù)庫(kù)、急診影像數(shù)據(jù)庫(kù)、慢性阻塞性肺疾病數(shù)據(jù)庫(kù)等嚴(yán)重影響我國(guó)居民生命健康的重大疾病數(shù)據(jù)庫(kù),還有8項(xiàng)建設(shè)意向被列入儲(chǔ)備庫(kù),有望在后續(xù)批次納入建設(shè)之中。
2022年度放射影像數(shù)據(jù)庫(kù)立項(xiàng)課題名單
放射影像數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)備課題名單
本次影像數(shù)據(jù)庫(kù)體系化建設(shè)對(duì)于病種的劃分顆粒度更細(xì)膩,從數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)立項(xiàng),到后續(xù)影像數(shù)據(jù)收集、標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)控等環(huán)節(jié)中所涉及的各類標(biāo)準(zhǔn)也進(jìn)行了明確的計(jì)劃和要求。
同時(shí),在此次數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)中,項(xiàng)目組非常注重工科團(tuán)隊(duì)的融合作用。國(guó)家衛(wèi)生健康委能力建設(shè)和繼續(xù)教育中心組建了醫(yī)工交叉團(tuán)隊(duì),從基礎(chǔ)到整個(gè)路徑進(jìn)行了籌備,包括多源異構(gòu)數(shù)據(jù)納入,多中心安全收集的技術(shù)保障,分布式架構(gòu)的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)、通用和定制化標(biāo)注平臺(tái)的開發(fā)、專病數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)路線,以及涉及到的安全等保、電子病歷數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、openEHR標(biāo)準(zhǔn)體系等,讓技術(shù)為數(shù)據(jù)庫(kù)鋪路。此外,國(guó)內(nèi)原創(chuàng)AI算法也會(huì)適時(shí)融合到建設(shè)過程中,服務(wù)于數(shù)據(jù)整理、圖像提取、病灶重建、科研方向快速驗(yàn)證等場(chǎng)景。因此,整個(gè)進(jìn)程會(huì)加速數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和AI技術(shù)在放射影像領(lǐng)域的應(yīng)用與突破。
為了解數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)背景、建設(shè)難點(diǎn)、未來價(jià)值,動(dòng)脈網(wǎng)對(duì)相關(guān)文件進(jìn)行了詳細(xì)研究,并采訪到了“放射影像數(shù)據(jù)庫(kù)”專家委員會(huì)主任委員劉士遠(yuǎn)教授,嘗試對(duì)以上三個(gè)問題進(jìn)行解答。
劉士遠(yuǎn),主任醫(yī)師,教授,博士研究生導(dǎo)師
上海長(zhǎng)征醫(yī)院放射診斷科主任
中華醫(yī)學(xué)會(huì)放射學(xué)分會(huì)主任委員
中國(guó)醫(yī)學(xué)影像AI產(chǎn)學(xué)研用創(chuàng)新合作平臺(tái)(聯(lián)盟)理事長(zhǎng)
放射影像數(shù)據(jù)庫(kù)專家委員會(huì)主任委員
放射影像數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)
背景及規(guī)劃
時(shí)間回到兩年前。人工智能產(chǎn)品在醫(yī)學(xué)影像中的應(yīng)用開始破局,個(gè)別產(chǎn)品獲得國(guó)家藥監(jiān)局給予的三類醫(yī)療器械注冊(cè)證。但從整體上看,數(shù)字化、結(jié)構(gòu)化的醫(yī)療影像大數(shù)據(jù)未能形成體系;醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)庫(kù)依然是制約AI發(fā)展的重要因素之一;單任務(wù)AI產(chǎn)品的獲批面對(duì)廣泛的臨床需求也顯得不足。
為打破醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)集缺失這一重要瓶頸問題導(dǎo)致的僵局,國(guó)家衛(wèi)生健康委能力建設(shè)和繼續(xù)教育中心于2020年啟動(dòng)了放射影像數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)工作,并聘請(qǐng)劉士遠(yuǎn)教授擔(dān)任該項(xiàng)目的專家委員會(huì)主任委員,牽頭打造國(guó)家級(jí)高標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)庫(kù)。
“不管從科研、臨床教育還是人工智能的發(fā)展,我們都需要大樣本的多樣性、標(biāo)準(zhǔn)化、高標(biāo)注的數(shù)據(jù)庫(kù),但這樣的數(shù)據(jù)庫(kù)我們現(xiàn)在非常缺乏。數(shù)據(jù)的所有權(quán)、安全性、倫理等等配套法律、法規(guī)的制定和完善也相對(duì)滯后?!眲⑹窟h(yuǎn)教授表示。
在這一背景之下,劉士遠(yuǎn)團(tuán)隊(duì)將第一個(gè)項(xiàng)目落足于相對(duì)成熟的肺結(jié)節(jié),意在通過構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化的肺結(jié)節(jié)醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)庫(kù),推動(dòng)肺部結(jié)節(jié)篩查及進(jìn)行良、惡性質(zhì)的精準(zhǔn)鑒別診斷。同時(shí)希望通過肺結(jié)節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè),探索形成數(shù)據(jù)集的基本要素、構(gòu)建過程、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)注和質(zhì)控等環(huán)節(jié)的專家共識(shí),為后續(xù)其他數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)提供參考。
截至2021年10月,團(tuán)隊(duì)利用基于醫(yī)療大數(shù)據(jù)和AI技術(shù)開發(fā)的數(shù)據(jù)平臺(tái),完成數(shù)據(jù)抽取、處理和轉(zhuǎn)化,最終形成了一個(gè)高質(zhì)量的肺結(jié)節(jié)影像專病數(shù)據(jù)庫(kù)。目前該數(shù)據(jù)的價(jià)值及其建造流程已經(jīng)獲得醫(yī)學(xué)界認(rèn)可。
最初的“打樣”取得良好成果后,影像數(shù)據(jù)庫(kù)的體系化建設(shè)由此展開。
醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)三步走
據(jù)重大疾病醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施方案所述,項(xiàng)目建設(shè)期為5年,分三個(gè)階段開展。第一階段為簽約日起-2022年12月底,是標(biāo)準(zhǔn)建立期;第二階段為2023-2025年,是數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)期;第三階段為2025-2027年,是開發(fā)應(yīng)用期。
具體而言,第一階段將建立基于部位或器官疾病的醫(yī)學(xué)影像單病種或多病種圖像采集規(guī)范與識(shí)別標(biāo)準(zhǔn),圖像分割與標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn),相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)共識(shí);建立數(shù)據(jù)建設(shè)技術(shù)隊(duì)伍,搭建數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和管理平臺(tái)。
完成標(biāo)準(zhǔn)制定之后,更為重要的是第二階段建設(shè)。該階段的任務(wù)可分為建立符合中國(guó)人群特點(diǎn)和臨床診療規(guī)范的多模態(tài)、大容量、高質(zhì)量、豐富度好的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)庫(kù);建立多病種人工智能醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)安全科研服務(wù)平臺(tái);培訓(xùn)體系建設(shè);技術(shù)研發(fā)推廣及應(yīng)用四個(gè)方面。
重大疾病醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)庫(kù)第二階段建設(shè)任務(wù)及建設(shè)內(nèi)容
實(shí)施方案并未給出第三階段的詳細(xì)建設(shè)任務(wù)及建設(shè)內(nèi)容,但若能在給定的時(shí)間內(nèi)完成一、二階段的任務(wù),醫(yī)學(xué)影像研究及其衍生應(yīng)用也將得到足夠有力的支持,有能力跨入下一個(gè)發(fā)展階段。
總的來說,項(xiàng)目計(jì)劃未來三年,將建立基于部位或器官疾病的醫(yī)學(xué)影像單病種或多病種圖像采集規(guī)范與識(shí)別標(biāo)準(zhǔn),圖像分割與標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn),相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)共識(shí);建立符合中國(guó)人群特點(diǎn)和臨床診療規(guī)范的多模態(tài)、大容量、高質(zhì)量、豐富度好的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)庫(kù),用高質(zhì)量的國(guó)家醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)資源,助力健康中國(guó)建設(shè)。
建設(shè)放射影像數(shù)據(jù)庫(kù)
面臨的挑戰(zhàn)
放射影像數(shù)據(jù)庫(kù)價(jià)值所在,正是因?yàn)樗芙鉀Q我國(guó)影像數(shù)據(jù)現(xiàn)階段面臨的難點(diǎn)。
“中國(guó)是醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)大國(guó),醫(yī)療影像占據(jù)了醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)80%~90%的比例,且仍以30%的增速持續(xù)增長(zhǎng)?!眲⑹窟h(yuǎn)教授告訴動(dòng)脈網(wǎng),“不過,醫(yī)療數(shù)據(jù)量的大不代表我國(guó)已擁有了成體系的醫(yī)療大數(shù)據(jù)。在這之中,有超過80%的數(shù)據(jù)為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),沒有辦法進(jìn)行價(jià)值挖掘。”
建設(shè)放射影像數(shù)據(jù)庫(kù)是一種重要解決方式。通過建立規(guī)?;?biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)化的放射影像數(shù)據(jù)庫(kù),不僅可以樹立標(biāo)準(zhǔn),打破醫(yī)院與醫(yī)院之間的壁壘,還能將成熟的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教育、科研;推動(dòng)相關(guān)人才培養(yǎng),促進(jìn)精準(zhǔn)診療的革新。
然而,厘清放射影像數(shù)據(jù)庫(kù)的價(jià)值簡(jiǎn)單,實(shí)際建起來卻非常困難。
“建標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)的呼吁較多,成果有限,說明這是一件非常復(fù)雜、非常困難的事?!?/span>
數(shù)據(jù)多樣化是第一個(gè)難點(diǎn)。據(jù)劉士遠(yuǎn)教授介紹,要建立標(biāo)準(zhǔn)化的影像數(shù)據(jù)庫(kù),會(huì)遇到數(shù)據(jù)來源的多樣性以及非同質(zhì)化的問題,如何將這些“不同”納入統(tǒng)一的規(guī)范或者標(biāo)準(zhǔn),是難題之一。此外,多模態(tài)的數(shù)據(jù),比如CT、鉬靶、核磁等影像,臨床病史、實(shí)驗(yàn)室檢查等重要文檔,如何整合成為便于歸類、提取、協(xié)同使用的數(shù)據(jù)系統(tǒng),也是數(shù)據(jù)收集需要考慮的重要問題。
其次是規(guī)范化的數(shù)據(jù)標(biāo)注。“對(duì)于影像中的不同征象,我們必須在定量識(shí)別的方法、分割的方法、分類的方法上形成共識(shí),在共識(shí)基礎(chǔ)上進(jìn)行培訓(xùn),然后進(jìn)行標(biāo)注。標(biāo)注環(huán)節(jié)則需要滿足數(shù)據(jù)溯源的條件,且要能通過三級(jí)質(zhì)量控制,通過仲裁審核才能入庫(kù)。保證標(biāo)準(zhǔn)過程的準(zhǔn)確性?!?/span>
最后是數(shù)據(jù)庫(kù)的管理與更新?!皵?shù)據(jù)庫(kù)必須維持動(dòng)態(tài),不斷增加數(shù)據(jù)數(shù)量,不斷更新它的數(shù)據(jù)組成,并在整個(gè)過程保證數(shù)據(jù)的安全,同樣需要我們持續(xù)投入精力。”中心化和去中心化的設(shè)計(jì)、相關(guān)倫理推進(jìn)也是數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的重要探索方向。
由于構(gòu)建過程的復(fù)雜性,進(jìn)行有效的頂層設(shè)計(jì)顯得尤為重要。建庫(kù)之初,相關(guān)負(fù)責(zé)人必須明確建庫(kù)的目的(服務(wù)于怎樣的病種)、建庫(kù)的用途(用于研發(fā)、教育還是科研)、如何質(zhì)控(怎樣進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)控與過程質(zhì)控),確定數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)注方式等,逐步對(duì)整個(gè)團(tuán)隊(duì)的分工和協(xié)同做出規(guī)劃。完成了這些之后,相關(guān)負(fù)責(zé)人才能開始執(zhí)行。
除了建庫(kù)本身的高技術(shù)門檻,整個(gè)流程需要相關(guān)人員在長(zhǎng)周期內(nèi)提供大量的人力、財(cái)力、精力支持,大部分項(xiàng)目無法捱過回報(bào)小且慢的建庫(kù)初期。因此,國(guó)家對(duì)于放射影像數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的支持與引導(dǎo)必不可少,企業(yè)、醫(yī)生、學(xué)者也需同心協(xié)力共同參與。
劉士遠(yuǎn)教授認(rèn)為:“只有通過政、企、研三方的通力合作,避免散、亂、差和重復(fù)建設(shè),才能最快、最有效地將放射影像數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)起來,”
放射醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)庫(kù)
的使用者是誰(shuí)?
醫(yī)學(xué)影像的相關(guān)從業(yè)者數(shù)量眾多,要回答誰(shuí)將因數(shù)據(jù)庫(kù)的建成而受益,需要從教育、科研、研發(fā)三個(gè)角度獨(dú)立分析。
首先是教育。隨著醫(yī)學(xué)人工智能在影像科之中的普遍落地,新放射科醫(yī)生的培育方式也需要根據(jù)科技發(fā)展進(jìn)行調(diào)整。此外,由于新技術(shù)帶來的工作流程等因素變化,現(xiàn)有放射科醫(yī)生的繼續(xù)教育上也需跟上。但到目前為止,囿于沒有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行支撐,放射科醫(yī)生基于標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)和人工智能的培訓(xùn)很難展開,醫(yī)生的實(shí)踐也很難自主進(jìn)行。
在這一情況下,標(biāo)準(zhǔn)化放射影像數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)是對(duì)現(xiàn)有影像教學(xué)體系的重要補(bǔ)充。數(shù)據(jù)庫(kù)建成之后,中青年放射科醫(yī)生在學(xué)習(xí)時(shí)既可用數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建模型,又可用其進(jìn)行驗(yàn)證;還可以進(jìn)行基于病例數(shù)據(jù)的臨床診治經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)。此外,以臨床需求驅(qū)動(dòng)型應(yīng)用為研究切入點(diǎn),可以探索以患者為中心,以疾病為導(dǎo)向結(jié)合影像、病理、生化甚至基因等方面的多中心大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)醫(yī)療研究。
其次是科研與AI研發(fā)。數(shù)據(jù)是AI的基礎(chǔ),目前的人工智能輔助診斷、輔助檢測(cè)大多采用監(jiān)督學(xué)習(xí),產(chǎn)品的研發(fā)、測(cè)試、質(zhì)控均需要依托大量的標(biāo)準(zhǔn)檢查病例,經(jīng)監(jiān)管機(jī)構(gòu)、醫(yī)院、企業(yè)、教育科研機(jī)構(gòu)等認(rèn)可共建的影像數(shù)據(jù)集,可以對(duì)人工智能產(chǎn)品研發(fā)上下游需求形成支撐,以促進(jìn)更多AI新研產(chǎn)品的臨床落地和使用。
因此,由衛(wèi)健委牽頭,多醫(yī)院協(xié)作合作開發(fā)的放射影像數(shù)據(jù)庫(kù)就顯得尤為重要。有與現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)際情況高度貼合的數(shù)據(jù)庫(kù)作為支持,無論是企業(yè)針對(duì)AI的研發(fā)審批,還是醫(yī)生開展影像相關(guān)的課題,都能更頻繁地開展多中心研究,或能加速醫(yī)學(xué)影像的科研水平,有效擴(kuò)大醫(yī)療AI的開發(fā)和應(yīng)用范疇,推動(dòng)醫(yī)學(xué)影像研究進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。
寫在最后
建設(shè)醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)庫(kù)一事固然重要,但還需思考如何讓數(shù)據(jù)庫(kù)真正跑起來。
劉士遠(yuǎn)教授認(rèn)為:“要讓大家用上數(shù)據(jù)庫(kù),而不是把它放在那里,我們要有第三方公共的平臺(tái),充分考慮到合規(guī)性、安全性、倫理性,在國(guó)家法規(guī)要求下,進(jìn)行權(quán)威、公正、中立、標(biāo)準(zhǔn)化的運(yùn)作。同時(shí),也要持續(xù)思考在監(jiān)管機(jī)構(gòu)認(rèn)證下合規(guī)和安全的運(yùn)營(yíng)模式,真正讓數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)生學(xué)術(shù)價(jià)值、科研價(jià)值、社會(huì)價(jià)值,讓人民的數(shù)據(jù)為人民的健康服務(wù)?!?/span>
影像數(shù)據(jù)庫(kù)的未來價(jià)值值得期待,當(dāng)國(guó)內(nèi)放射影像數(shù)據(jù)庫(kù)走入專病時(shí)代,也就意味著數(shù)字科技,比如醫(yī)學(xué)影像人工智能,躍入更深入的探索之中。我們或能通過數(shù)據(jù)找到更多征象與疾病的邏輯,將放射科的“智能化”、“精準(zhǔn)化”、“臨床化”、“院前化”、“網(wǎng)絡(luò)化”等諸多價(jià)值真正釋放出來。
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