机器学习VS放射科医生

编译:张小阳博士

斯坦福大学的研究人员开发出一种机器学习的算法,CheXnet。它能比放射科医生更好地利用胸部X片诊断肺炎,而且在短短一个月内就完成了超越。

实现超越的是斯坦福大学兼职教授吴安竹领导的机器学习小组,他们在9月26日国立卫生研究院NIH发布数据后受到启发,开始接受挑战。

NIH的数据集包括112,120张胸部X光片、14种可能的诊断,和一些初级算法。 吴教授请四名斯坦福放射科医师对420张片子进行注释,标明可疑的肺炎迹象。他们之所以选择肺炎,是因为这种病特别难用X光确诊,但每年大约有100万美国人患病。

在一周内,研究人员开发出名为CheXnet的算法。它能比之前的算法更准确地从原始数据中发现14种病理学中的10种病理。经过大约一个月的培训之后,研究小组发表文章称14种病理都被攻克。确切的说,CheXnet比四位放射科医师能更准确地诊断肺炎。

科学家从敏感性角度考察CheXnet的表现,也就是说,它是否能正确识别现有的肺炎病例,以及如何避免误报。 你猜怎么样?虽然四名放射科医生各有千秋,但是,CheXnet的表现比他们都厉害。

斯坦福大学图

420张X光片的测试结果显示,ChexNet在灵敏度(正确识别阳性)和特异性(正确识别阴性)方面优于四名放射科医师。个体放射科医师用橙色X表示,他们的平均表现用绿色X表示,ChexNet的表现用蓝色曲线表示。

机器学习的算法还能根据X光片生成热图。利用颜色标明最可能患有肺炎的区域,这可以极大地辅助放射科医生进行诊断

斯坦福大学图

我太激动了。我希望斯坦福大学的所有放射科医师都能马上接受这项技术,因为我对这种技术能带来的好处深有体会。

去年十二月,我十八岁的儿子到斯坦福急诊室就诊。他发着高烧并咳嗽。 医生怀疑他感染肺炎,所以安排了X光胸片检查。 但片子结果被认为是阴性的,所以儿子在医院输液后,领了一些发烧药,就回家了。

一周后,他再次回到急诊室。这次,他感到晕眩,体温比上次就诊时还要高,而且他对退烧药没有反应。但是,他的胸部X光片仍然为阴性。医生进行了所有可以想到的疾病测试,但还是没能确认病因。所以,儿子在再次输液后,又被放回了家。

两天之后,我们接到放射科的电话,周末的X光检查结果已改为肺炎。这是一个放射科医生错过了两次的诊断。确诊之后,抗生素在24小时内立即发挥功效。

下一次,如果我再带孩子去医院急诊室,我会直接要求咨询CheXnet。

文献:

Perry, “Stanford algorithm can diagnose Pneumonia better than radiologists.”IEEE Spectrum, November17 2017, spectrum.ieee.org/the-human-os/biomedical/diagnostics/stanford-algorithm-can-diagnose-pneumonia-better-than-radiologists

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