近期，推想医疗携手上海市东方医院呼吸科团队合作产出《Detection and staging of chronic obstructive pulmonary disease using a computed tomography–based weakly supervised deep learning approach》，被医学影像领域的权威期刊 European Radiology（IF：5.315）收录。论文研究了基于临床常规的CT图像和深度学习方法建立一套慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）（以下简称“慢阻肺”）筛查和评估模型，以实现对慢阻肺的精准筛查和严重程度评估。

防控慢阻肺还需早筛早治

慢阻肺是严重危害人类健康的常见病和多发病，居全球死亡原因的第四位。根据我国最新的流调资料显示40岁以上人口慢阻肺的患病率高达13.7%。慢阻肺由于其起病隐匿，症状不典型，公众对其知晓度和认知度低，造成早期诊断率低，晚期治疗效果不佳，生活质量差，病死率高，疾病负担重。加之我国吸烟人口基数大、空气及环境污染重，人口老龄化加速，故慢阻肺防控的形势将会变得更加严峻。

慢阻肺作为一种渐进性疾病，早期诊断可以进行早期干预。但由于慢阻肺起病隐匿，很容易被忽视，从而错过治疗的最佳时期。

目前，肺功能作为慢阻肺诊断的金标准，其普及率较低，只有约12%的患者自述曾接受过肺功能检查，并且由于肺功能检查的质控要求高，老年人群完成肺功能检查的质量有待提升，因此，慢阻肺的诊断率和诊断质量亟待提升。 另一方面，由于慢阻肺在早期并无明显的临床表现，很多患者在进行肺功能检查时，肺部往往已经出现不可逆损伤，已经处于晚期，早期慢阻肺患者的诊断率不足10%，给临床带来了沉重的医疗负担。因此，临床急需建立一种新型的慢阻肺早期筛查及诊断方法，以提升慢阻肺早期筛查和诊断率。近年来随着低剂量螺旋CT肺癌筛查的广泛开展和居民健康意识的增强，胸部影像在慢阻肺的早期筛查中的作用和地位得到了越来越多的重视，这也为提高慢阻肺的综合防控效率提供了新的选择。

▲慢阻肺类型示意图

针对中国慢阻肺人群的早期识别和诊断模型

本次研究回顾性收集和使用国内4家多中心医院的1393例患者数据，使用支气管扩张剂后肺功能检测作为诊断依据，其中确诊慢阻肺的数据有644例，非慢阻肺数据为749例。

我们首先采用多示例结合注意力机制的弱监督学习方法建立慢阻肺自动化识别模型，将数据集按照8:2划分测试集与训练集，原始DICOM图像作为模型输入，所有数据无需医生进行逐个标记，大大降低了因手动勾画标注带来的误差与不一致性。 此外，本次研究还采用结合原始CT图像、肺实质分割和肺气肿特征图（-950HU低密度区域）的三维输入的方式建立了慢阻肺分级模型，输出结果为慢阻肺 GOLD四分级的分级情况。 在内部测试集上，慢阻肺识别模型的AUC达到0.934，而在外部验证集NLST数据集（LDCT）数据上AUC为0.866，且本次研究建立模型的鲁棒性和通用性强，不受性别、年龄、机型设备和不同扫描层厚的影响。慢阻肺分级模型的测试结果AUC均达到0.85及以上，分级准确率为76.4%。

▲COPD识别模型

 ▲COPD分级模型

由此，本次研究开发了一个基于注意力的MIL模型，通过中国各地高度异质的CT扫描来识别肺功能定义的慢阻肺患者。模型应用LSTM数据进行了准确度测试，显示了该模型在国际数据库中的重要价值，是对全球慢阻肺筛查和诊断价值的重要补充。 这种新型的慢阻肺发现和评估方式克服了传统的手动CT图像检查的局限性，如观察者间/观察者内的异质性，并降低了医生工作量。并且在进行肺癌筛查等CT扫描时，可同时实现慢阻肺的筛查，实现了低成本慢阻肺筛查。

这个由推想医疗与东方医院呼吸科团队科研共创的针对中国慢阻肺人群的早期识别和诊断模型，既可以为影像科的胸部CT图像提供一扫多查的功能，也可以单独作为呼吸科的慢阻肺筛查工具，提升对早期慢阻肺的检出率，让患者得到及时治疗，降低急性恶化的概率，减轻患者和社会的疾病负担。 在该研究中，推想医疗以临床需求为导向，高效完成了深度学习技术与建模方案。首先，基于推想医疗的InferScholar科研平台，实现了对4个多中心医院数据的管理和分析。并通过多示例的算法设计，解决了慢阻肺病灶标注难、标注一致性差的问题。最后，推想算法团队利用最先进的弱监督算法实现端到端的模型训练，同时实现了对慢阻肺的筛查和分级诊断。 科研团队依托推想医疗的InferScholar/ InferMatrix科研平台，将预研模型快速集成与转化，并尝试应用在更广泛的筛查场景中，真正做到了AI模型的临床转化。

作为领先的AI医疗科技公司，推想医疗以AI产品技术研发及临床应用创新不断突破产品边界。截至2021年8月12日，推想医疗共发表70篇SCI/核心论文，已获批及在申专利共计200余项，研究内容涵盖肿瘤，感染性疾病，呼吸道疾病，心脑血管疾病等领域，在多病种领域有着丰富的临床和技术积累。

上海市东方医院呼吸医学中心是国内专科建制较为齐全、诊疗技术手段较为完备的临床呼吸病诊疗中心。学科在重症下呼吸道感染及呼吸衰竭综合救治、肺部肿瘤早期诊断及微创介入性根治和慢性呼吸病全程化管理等方向均达到了国内/国际领先水平。 学科近三年发表SCI 论文42篇，累计影响因子˃130，获得课题14项，包括国家重点研发计划2项，国家自然科学基金12项。学科带头人李强教授是国家重点研发计划首席科学家，目前担任世界支气管病及介入肺脏病学会理事、中国医师协会呼吸医师分会介入呼吸病学工作委员会主任委员、中华医学会呼吸病学分会肺癌学组副组长、上海市医学会呼吸病学分会主任委员。