杜克大学研究人员开发出第一个能展示诊断过程的胸腺癌侦测模型

杜克大学针对放射科医师,开发了一个人工智能平台,能够用于分析乳房X光片,找出潜在的癌变组织,提供医师额外的信息,以决定是否要进行侵入性检验。这个系统的特别之处在于,其所使用的算法能够被解释,也就是说,医生能够知道算法做出决定的理由,因此也就更能相信人工智能给出的结果。

研究人员提到,计算机要助医生做出重要的医疗决策,首先医生必须相信人工智能所得到的结论,是根据有意义的证据,因此他们开发的算法不仅可以推理出结论,还可以自我解释,展示得出结论的过程,如此人工智能才能够协助医生做出更好的决定。

即便FDA已经批准了百种以上可用于临床的算法,但是不少算法缺乏可解释性,一旦医生使用人工智能出现失败案例,人工智能在高医疗风险决策中的使用便会遭到质疑,研究人员提到,人工智能模型的确很容易失效,在不同的设备上部署模型,就可能因为设备本身微小的差异,使得模型出现错误。

因此当模型能够自己说明结果推论的过程,模型的可信度将会明显上升。研究人员使用来自484名患者所拍摄的1,136张图像,训练人工智能模型,研究人员提到,他们教人工智能找到可疑的病变组织,但同时忽略健康的组织与不相关的资料,且聘请放射科医生,仔细的标记图像,来教会人工智能精确地识别癌变组织的边缘,并将这些边缘和图片中已知癌症和良性肿瘤的边缘进行比较。

放射状线条以及模糊的边缘,通常是肿块的边缘,也是恶性胸线肿瘤的最佳预测指标,研究人员提到,因为癌细胞复制快速,扩散速度非常快,导致X光片中并非所有扩张中的肿瘤边缘都容易被发现,该特征是放射科医生第一优先寻找的标的。而杜克大学研究人员所开发的人工智能模型,则能模仿医生的行为,把焦点放在这些难以发现的边缘上,并在解释诊断过程时,把这些边缘圈选出来。

研究人员以训练真正的放射科医生一样的方式,来训练人工智能模型,而非让模型自由发展识别过程,与其他无法解释,存在黑盒子的模型相比,这个新的模型由于其可解释性,因此甚至可以成为训练平台,教学生查看乳房X光片,或是可以在医疗资源稀缺的地区,提供更好的乳房X光检查。

研究人员表示,他们以特别的方式来训练人工智能查看医学图像,与其他人工智能模型的差异在于,其他模型并未尝试模仿放射科医生,甚至在特殊情况下,可能会从有缺陷的推理过程获得结果。这个新的人工智能模型模型,识别结果虽然无法超越人类放射科医师,但是能与其他模型的表现一样好,并且在出现错误时,让用户发现模型出现错误,并且知道发生错误的原因。