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“承影-05z”AI骨齡系統準确率高、穩定性強、速度快、自動學習能力強,進一步助力中國兒童健康成長。
骨齡是反應生物年齡最主要的評價指标,不僅能集中反映全身骨骼生長和成熟情況,還可以幫助判斷兒童的生長發育潛力,因此,骨齡評價的準确性非常重要。然而兒童生長發育存在種族差異,常用的G-P圖譜和TW3骨齡标準依據歐美白人兒童樣本,不适用于中國兒童。
2005年,我國完成了《中國人手腕骨骨齡标準修訂》研究,提出了中華-05骨齡評定标準,建立的國内規範化的骨齡評價體系。該标準根據當代中國兒童大樣本,經過多年的臨床檢驗已證實其準确性。除此之外,以往通過人工評價骨齡依賴于評價方法和評價者的水平,具有較大的主觀性。近年來,得益于計算機輔助技術和深度學習技術的發展,利用算法和模型的人工智能(AI)骨齡系統可大大提高骨齡評價的準确率。
日前,安徽省兒童醫院影像科尹傳高教授團隊與喜高科技創始人張淼等人聯合發表了最新研究成果《基于中華-05标準的計算機骨齡評價系統》。
臨床研究發現,GP圖譜和TW方法重複評價的平均骨齡差值範圍達到了-2.46 ~2.18歲,而這項基于國标中華-05人工智能骨齡評估系統——“承影-05z”骨齡差值縮小至±0.5歲内(包括0.5歲),且整體準确率達到93%以上。
該研究成果近日已發表于國際權威期刊Advances in Nano Research(JCR一區,影響因子13.052)。
據悉,「承影-05z」是由喜高科技獨立研發,突破已有算力和模型發展限制,采用的AI算法技術—喜高“AI-China-05”,性能優越,超過了國際其他自動化骨齡系統,達到業内領先水平。喜高“AI-China-05”具有準确率高、穩定性強、速度快、自動學習能力強的特點,為中國兒童生長發育評價提供快速而準确的骨齡。
表1.測試集MAD、RMS與其他自動化骨齡系統的比較
準确率高,總準确率超93%,
各年齡段均表現出色
為保證檢測結果的準确性,喜高“AI-China-05”被“訓練”更适用于中國兒童的骨發育狀況。研究人員本次從當代中國城市健康兒童中抽取累計共20394張左側手腕部X線片數據,作為AI的學習「樣本」,同時對标注X線片人員讀片結果的可靠性進行檢驗,證實其達到或超過了國際間報告的TW法可靠性的上限。
在測試集中,喜高“AI-China-05”在0~18歲各年齡段兒童青少年的骨發育等級評價中,均表現出極高準确率,總準确率達到了93%以上。
數據樣本大,覆蓋均勻,标注質量高,為喜高“AI-China-05”的準确性提供了堅實的基礎。
表2.測試集中AI-China-05骨發育等級與人工評價等級相同的百分數和骨齡準确率
穩定性好,拒讀率低
Son et al.應用VGGNet研究了TW3法的自動骨齡系統,通過定位評價區域(ROI)提取關鍵骨骺,但這種方法易受背景幹擾,導緻拒讀率高,穩定性弱,而喜高“AI-China-05”通過臨床驗證了其穩定性和可靠性。為驗證喜高“AI-China-05”的運行情況,本次團隊納入了近2000張臨床X線片,X線片主要來自2020年1~8月安徽省兒童醫院放射科拍攝的X線片,年齡在1~18歲。
驗證結果顯示,在所有驗證的X線片中,拒讀率僅為0.15%,喜高“AI-China-05”在臨床研究中性能穩定,與樣本測試集的檢驗結果相差無幾。除本次臨床研究檢驗,喜高“AI-China-05”在過去2年的臨床研究中,經過了超62.1萬張臨床X線片的檢驗,其準确性和穩定性,得到了充分的臨床驗證。
表3.AI-China-05在臨床檢驗集中的檢驗結果
速度與準确性并重,
平均閱片速度0.76秒
喜高“AI-China-05”不僅保證了結果準确性,還大幅度提升了AI閱片速度,真正實現了準确性和速度性的平衡。喜高“AI-China-05”的分類模型增加了卷積注意力機制模塊(CBAM),大大提升了AI模型的分類性能。喜高「承影-05z」的研發過程中還采用遷移學習和更優的損失函數,使結果更加精準。
不僅如此,喜高“AI-China-05”模型在保留骨骺特征的前提下,使用了更小的輸入,可以在不影響準确率的情況下,使運算量更小、速度更快,達到平均0.76秒的閱片速度,大大降低了醫務人員的工作量和時間成本。
模型好,AI具有“舉一反三”的能力
喜高“AI-China-05”采用的是164層,參數量為54.3M的Inception-ResNet-V2模型,這種模型具有更寬和更深的結構特點。Inception-ResNet-V2模型是AI-China-05的“大腦”,相比其他模型,具有更大的“腦容量”和“舉一反三”的自我學習能力,能學習到更豐富的骨成熟度特征和更加複雜的表達。
喜高「承影-05z」基于海量骨齡影像及深度學習技術,在精确度、穩定性、判讀速度等多個領域均表現優異。在實現高效、精準讀片的同時,也避免了醫生主觀因素對于結果的影響,顯著提升臨床醫生的閱片能力。在提高準确率的同時,減少醫生的時間成本,将醫生從繁複的讀片壓力中解放出來,釋放更多醫療資源。
面對越來越多的兒童健康篩查和兒童全周期健康管理需求,喜高「承影-05」在保證骨齡判讀一緻性的同時,還能快速滿足日益增長的骨齡判讀需要。随着人工智能不斷進化和學習,它将在完善中國兒童生長學關鍵指标評估、建立骨齡評價國家标準的道路上發揮更重要的科研價值。
未來,喜高科技将繼續深耕兒童生長發育研究、骨齡評估和兒童健康管理領域,拓展平台的科研服務能力和範圍,進一步為醫療合作夥伴賦能,将中國兒童健康管理服務通過更多渠道輸送給更多有需求的醫生和家長,保障中國兒童健康成長。
注:以上部分資料和數據來源于《基于中華-05标準的計算機骨齡評價系統》
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