四川大学华西医院超声医学科与开立医疗合作腕手关节超声项目,把AI的落脚点从“诊断”前移至“获取标准图像”——一个看似基础、却长期未被解决的临床盲区。近日这项研究登上影像学顶刊《Radiology》。
提出这一思路的是华西医院超声医学科邱逦教授团队。他们的判断很直接:在AI帮医生做诊断之前,得先帮医生把图像扫标准。
一、肌骨超声:临床优势与推广门槛
肌骨超声这几年在临床的存在感越来越强。风湿免疫、运动医学、皮肤、儿科、疼痛、康复——越来越多的科室开始把肌骨超声作为常规检查手段:快捷、实时、无辐射,成本比MRI低,浅表分辨率还高。
邱逦教授把这种“越来越受关注”归结为临床需求的变化:人口老龄化、运动相关损伤、慢性肌骨疾病,让临床对肌肉、肌腱、韧带、关节、周围神经这些组织的精准影像评估需求持续上升,对功能状态和动态变化的观察也提出了更高要求。
邱逦教授
“磁共振在肌骨疾病诊疗中不可替代,但超声胜在能动态、实时地观察,这正是功能评估和疗效随访最需要的。”
——邱逦 教授
华西医院是国内最早布局这一领域的科室之一。2003年成立肌骨亚专业组,如今每年接诊肌骨患者约3万余人次,业务覆盖关节、肌肉、肌腱、韧带、周围神经、皮肤等各类疾病,并开展介入穿刺治疗。教学上,团队承担硕博士生、博士后、规培医技师、进修医师的培养工作,作为首批中国医师协会肌骨超声培训基地,已培养数百名临床应用人才。科研上,团队获批国家自然科学基金30余项,发表SCI论文100余篇,并实现了肌骨超声领域的人才突破——获批教育部长江学者特聘教授。
但临床规模越大,一个老问题就越扎眼。邱逦教授用一句话点破:随着肌骨超声检查在临床信任度的提升,超声检查量日益增加,病种愈加复杂,但此类检查操作者依赖性强,医生培养周期长,经验复制难,不同操作者之间存在差异。
“如何把专家经验转化为可复制的规范,建立更加标准、更容易掌握的扫查工具,是肌骨超声推广面临的主要问题。”
——邱逦 教授
这不是华西一家的问题,全国能做高质量肌骨超声的专家就那么多,基层医院想开展,往往卡在“没人教、学不会、扫不准”上。
二、先做"守门人",再做"助推器"
面对这个困境,华西的解法是引入AI。
“说到医疗AI,大家第一反应就是辅助诊断。邱逦教授说,但对于肌骨超声来说,首先需要解决的最大瓶颈不在'会不会看',而在于'能不能扫到标准图像'。图像不标准,诊断AI再强也没用武之地。”
——邱逦 教授
邱逦教授将这一路径分成三步:首先建立标准,由专家明确哪些断面需要检查、什么是合格断面;其次看见标准,由AI实时反馈切面是否标准;最后快速达标,让每位医生都能快速找出高标准图像。
“我们考虑的是,要先做标准化的守门人,再做智能化的助推器。”
——邱逦 教授
三、腕手关节:
精细解剖与动态扫查的双重考验
把思路落到具体部位,团队首先选择的,是肌骨超声里最难扫的部位之一——腕手关节。唐忻逸博士解释,难点来自两方面:一是解剖结构精细,肌腱、神经、血管、滑车等结构都很微小,彼此紧邻,空间关系复杂;二是超声靠动态扫查,探头角度、位置稍有变化,图像表现就会不同,这对AI识别切面、识别解剖结构都提出了更高的要求。
腕手精细解剖/标准切面标注示意图
为此,团队将任务拆成两个相互关联的部分:一是判断医生当前获取的是否为标准切面,二是在标准切面上识别、分割关键解剖结构。针对不同任务,团队分别采用相应的模型。
在细微解剖结构分割方面,团队引入了卷积注意力模块。唐忻逸博士打了个比方:“相当于给模型戴了一副智能眼镜,让它能够聚焦那些微小结构,实现更好的分割效果。”
唐忻逸博士
而在工程落地层面,项目还面临专家标注成本高、多中心图像差异,以及模型在超声设备上实时稳定运行等挑战。唐忻逸博士说:“模型做出来只是开始,真正的挑战是如何让它走进临床,融入医生的实际工作。”
四、AI辅助初学者扫出标准图像
在唐忻逸博士看来,AI对初学者的价值,如同随时陪伴在侧的"带教老师"和"质控员"。AI能够实时提示当前切面,并标注出关键结构,医生可根据反馈即刻进行调整扫查。
AI 辅助前后对比图表
研究结果显示,在AI辅助下,初学者标准图像获取的正确率提升了9.9%,非标准图像数量降至原来的16.6%,同时显著缩短了初学者整体的扫查时长。
“AI并非要取代医生,而是助力年轻医生更快掌握规范操作,使图像扫查更加标准。”唐忻逸博士说。
五、20家中心:不只是"多收点数据"
这项研究联合全国20家医疗中心开展。邱逦教授解释:多中心的价值不只是多收一些数据,更重要的是让这套标准和方法能真正走出单中心。
多中心协同网络示意图
据邱逦教授介绍,20家医院涵盖不同层级的医疗机构,也有不同临床经验的操作者,这些差异能够帮助团队更全面地检验标准化扫查方法的适用性,验证这套标准不仅能在华西这样的专业团队中成立,也能够在不同医疗机构中被理解、掌握和应用。在AI开发过程中,团队通过规范的数据集划分和独立测试,确保AI辅助工具的适配性,避免模型只适应一个单中心。
“更重要的是,多中心合作让大家围绕同一套扫查和评价方法形成共识,为肌骨超声进一步走向规范化和可推广提供基础。”
——邱逦 教授
六、把AI 的价值前移到"标准图像获取"
这项研究发表在Radiology,并获得领域专家Editorial关注。国际肌骨影像权威、宾夕法尼亚大学Levon N. Nazarian教授在Editorial中写道:"AI正在为肌骨超声拆除专业化门槛——它的价值不止于帮年轻医生扫得更准,更在于让优质医疗资源真正实现'零距离'可及。"
Radiology论文图片
谈及这项研究获得国际同行关注的原因,唐忻逸博士从三个方面作了解释。
第一:研究将关注点从疾病辅助诊断前移至标准图像获取——“回应了肌骨超声长期存在但一直没有被充分解决的操作者依赖问题,也就是如何扫得标准。”
第二:研究关注模型能否真正适用于不同医疗环境——“研究联合20家医院开展,在多中心数据基础上进行独立的训练、测试和验证。”
第三:研究进一步完成了设备端的集成与评价——“我们没有让研究停留在算法层面,而是进一步将模型集成到超声设备,并在真实的应用场景下完成了临床评价。”
唐忻逸博士认为,这项研究带来的一个重要启发是:“对于超声这类依赖操作者的影像学技术,AI除了用于图像识别和辅助诊断外,更应关注如何帮助医生获得标准化高质量的图像,从而推动超声影像技术走向规范化和普及,也为后续的智能分析和辅助诊断提供重要基础。”
七、"医生命题,企业解题"
回顾整个项目,邱逦教授说:“我认为最重要的是医生命题、企业解题,而且要从最开始就共同参与,一起工作。”
“医生提出真正值得解决的问题,定义什么叫标准、什么结果对临床有意义。企业团队把这些需求转化为数据、算法和功能技术,并在不断的临床反馈中持续优化。”邱逦教授进一步解释。“这也是我们理解的医工融合,医生和企业从临床问题出发,共同定义问题,共同解决问题,再共同验证成果。”
谈及下一步方向,邱逦教授表示:“我们希望继续扩大数据和应用范围,从辅助扫查逐步走向智能判读。更长远来看,是让肌骨超声能在全国普及,并规范化地开展,惠及更多患者。”
结语
从专家经验到统一标准,从临床命题到工程解题,这项腕手关节超声AI的研究展示了一条可行路径:三甲医院的专业能力与开立医疗的工程能力深度耦合,以真实临床需求为起点,形成兼具学术价值与工程转化能力的研究成果,既获得高水平期刊认可,也完成了设备端集成与应用验证。肌骨超声的普及之路,方向已定,步履渐实:让标准被看见,让经验被传承,让高水平的超声诊断能力更广泛地进入临床实践。