在過去十年中，腹部超聲波檢查方法一直沒有發(fā)生太大變化，醫(yī)生仍然需要一邊在患者的腹部移動探頭一邊盯住屏幕查看模糊的圖像。近期美國研究人員的一項(xiàng)深度學(xué)習(xí)研究成果可大大提高此流程的準(zhǔn)確性，從而將速度加快千倍。

通常情況下，完成腹部超聲波檢查大約需要半小時(shí)的時(shí)間。雖然半個小時(shí)似乎并不算長，但醫(yī)院每年要為大量的病人進(jìn)行數(shù)千次掃描，總體花費(fèi)的時(shí)間可想而知。

對于腎臟、肝臟及膽囊等內(nèi)臟器官異常檢查的診斷，醫(yī)生通常需要付出大量努力。他們必須找到超聲成像的正確角度，為這些視圖添加文本注釋并記錄相關(guān)的測量結(jié)果。

西門子公司和范德比爾特大學(xué)（Vanderbilt University）的研究人員正致力于借助深度學(xué)習(xí)來實(shí)現(xiàn)這些任務(wù)的自動化。他們使用了NVIDIA GPU以及由cuDNN加速的PyTorch深度學(xué)習(xí)框架，來開發(fā)首個可以同時(shí)分類和檢測器官及任何異常的系統(tǒng)。

他們的模型將大大加快整個過程的速度，患者再也不用等待持續(xù)時(shí)間長達(dá)半個小時(shí)的腹部超聲波檢查。這意味著，在完成一次傳統(tǒng)的腹部超聲波檢查的時(shí)間內(nèi)，利用該系統(tǒng)可以做將近30次同樣的檢查。

該研究的首席研究員、范德比爾特大學(xué)電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)的研究助理教授Yuankai Huo表示：“我的目標(biāo)是開發(fā)一系列強(qiáng)大而高效的醫(yī)學(xué)圖像分析算法，以理解大規(guī)模醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)。”

教會機(jī)器人進(jìn)行多任務(wù)處理

在之前醫(yī)療成像過程自動化方面的嘗試中，每個分類和特征點(diǎn)檢測任務(wù)都會部署一個網(wǎng)絡(luò)。然而，由于大多數(shù)超聲波掃描儀的計(jì)算資源和存儲資源有限，這種嘗試并不實(shí)際。

為克服這些限制，研究團(tuán)隊(duì)通過單一的網(wǎng)絡(luò)，在基于深度學(xué)習(xí)的新系統(tǒng)上處理所有任務(wù)，從而提高了效率和實(shí)用性。研究人員使用來自706位患者的187000多張圖像訓(xùn)練此系統(tǒng)，而NVIDIA GPU的高速，使這一幾乎不可能完成的任務(wù)成為可能。

上圖為腹部超聲波分析任務(wù)概覽圖。右上角表示相關(guān)的特征點(diǎn)檢測任務(wù)，長軸和短軸特征點(diǎn)對分別以紅色和綠色表示。

該研究團(tuán)隊(duì)利用其系統(tǒng)對患者器官的掃描圖像進(jìn)行分類和檢測，并取得了很好的結(jié)果。該系統(tǒng)的表現(xiàn)不僅優(yōu)于以前的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在診斷身體異常的準(zhǔn)確率上也超過了人類專家。

“借助NVIDIA GPU，計(jì)算能力的提高正幫助我們達(dá)成以前不可能實(shí)現(xiàn)的科學(xué)目標(biāo)。計(jì)算能力的提升重塑了整個醫(yī)學(xué)圖像分析領(lǐng)域。”Huo說道。

醫(yī)療領(lǐng)域和深度學(xué)習(xí)技術(shù)的進(jìn)步，使得患者不必經(jīng)歷長時(shí)間的超聲波檢查。醫(yī)生也得以有更多時(shí)間與患者溝通，并制定更合適的治療方案。