Nature子刊发表平安智慧医疗最新研究成果 赛飞SFE平台助力内窥镜影像技术发展

近日，平安智慧城市智慧医疗与英国牛津大学、英国癌症研究中心(CR-UK)等机构合作在《自然(Nature)》旗下综合科研子刊《Scientific Reports》在线发表了题为《一项针对内窥镜伪影检测及分割算法的系统性客观评估(An objective comparison of detection and segmentation algorithms for artefacts in clinical endoscopy)》的研究成果。

该研究详细分析了在医疗影像领域顶会ISBI举办的EAD2019竞赛中表现出色的23种参赛算法技术。其中，平安智慧医疗凭借强大的赛飞SFE平台和专业的医学影像知识，在内窥镜多类别伪影检测、分割和多源数据的模型泛化三项任务上均*，为内窥镜影像质控精确量化分析及临床诊断提供了重要技术支撑。

论文截图

内窥镜在临床上被广泛应用于食道、胃、结肠、子宫和膀胱等组织的早期病变检查。然而， 由于这些组织器官天然的特质，成像过程中很容易出现各种质量问题，导致医生通过内窥镜影像中观察到的异常粘膜表面进行量化分析变得不准确。针对这一关键的瓶颈问题，本次研究收集了来自英国、法国、意大利、瑞士、俄罗斯等国家的6家国际权威医疗机构临床数据，并针对常见的镜面反射、饱和度失调、伪影、模糊、对比度失调、气泡和和仪器遮挡总共七类成像质量问题构建了一个多机构源、多模态、多器官类别的内窥镜影像数据集。

多设备源，多组织，多模态的内窥镜影像数据集示例

在此数据集基础上，论文对EAD2019表现出色的23种算法技术在成像质量问题的检测、分割和模型泛化的性能，以及现有的深度神经网络的共性和差异进行了详细的分析。实验结果说明性能*的前15%的算法采用的深度学习技术能够很好的适配不同尺寸、模态、频率和源器官类型的成像质量问题识别，同时也指出了当前算法仍然没有充分解决的挑战。除此之外论文还讨论了现有评价指标的优缺点，在此基础上提出了基于准确性、预测一致性、以及计算效率的综合的临床适用性评价方法。

根据美国癌症学会《2018年全球癌症统计数据》报告，胃癌居于我国恶性肿瘤发病率前五位，特别是我国男性胃癌发病率高居第二。胃癌是最常见的消化道上皮肿瘤之一，死亡率高居恶性肿瘤所致死亡的第三位。在胃癌高发的我国，由于内镜诊疗经验的不足以及民众早诊早治观念的落后，相当数量的胃癌患者无法得到及时、高质量的内镜诊断。同时由于相应诊断技术的落后，胃癌患者的病变范围以及浸润深度存在较高的过判率，导致本可以接受内镜微创切除术的患者接受了外科胃切除术。据平安智慧医疗影像团队负责人吕传峰介绍，平安智慧医疗和复旦大学附属中山医院内镜中心深度合作，通过对内镜图像、病理图像两种模态图像进行综合判断，为医生提供浸润深度、病变范围、黏膜活检病理诊断信息，辅助医生进行手术决策，提高胃癌检出率及诊断准确率的同时大大减少目前国内胃癌手术中过度医疗的现象。截至目前，内镜辅助诊断模型病灶分型和胃癌病理病灶分类精度均达到90%。

上述列表展现平安智慧医疗提交的算法技术在检测和模型泛化性能上均*

*注: scored越大越好，devg越小越好

平安智慧医疗团队提交的方法在检测和泛化性能上均*。赛飞SFE平台的负责人高鹏透露了几点致胜秘诀：首先，赛飞提供了诸多原创性的AI算法。例如将多目标检测与多标签分割融合到一个端到端的网络中的区域聚焦网络 (Region Focus Network)，实现了在一个检测框内同时分割多类物体;还有针对医疗影像中结构信息保真的对抗生成网络(Cycle-GAN)风格迁移技术，提了高模型在不同内窥镜设备数据上的泛化性能等等。

其次，赛飞平台支持数据科学家进行大规模的分布式并行实验。10多个版本的方案可同时在GPU集群中实验。更重要的是，赛飞还具备自动化调参(AutoML)能力, 可数十倍提高团队科研效率。

再次，赛飞提供了许多实用工具集。例如：当时团队利用降维可视化工具，将多批数据高维特征投射到2D平面，发现部分样本的分布的不一致，存在“噪音”。针对不同的“噪音类型”进行数据增强后取得了很好的效果。

据平安集团首席医疗科学家谢国彤介绍，赛飞(SFE)是平安集团研发的搭建在大规模GPU集群之上的分布式AI平台，为数据科学家提供自研深度学习框架SFE、AutoML/NAS、Active Learning智能标注、GAN样本扩增/跨域自适应、CV/OCR/NLP/RL算法套件、分布式及混合精度加速、模型压缩和高并发推断与弹性调度等工具和服务。目前赛飞SFE平台已为平安集团旗下产险、寿险、金融壹帐通等专业公司，以及平安智慧医疗及平安智慧城市AI研究院等团队的AI项目提供技术支持。例如：金融壹帐通在赛飞平台上训练自研的SiBert-large，利用LAMB优化算法实现BatchSize增大128倍，训练速度提升9.3倍。寿险利用赛飞平台研究知识蒸馏技术对NLP预训练模型进行模型压缩，将模型参数量减少77%，并提速30倍;产险利用赛飞GPU资源池优化调度+动态伸缩和Docker的虚拟微服务化等技术，实现运维成本降低90% ，GPU利用率翻倍。此外，赛飞平台为平安智慧医疗系列创新落地产品提供了重要技术支撑，包括全球*OCT眼底AI筛查系统，还有支持2000+疾病的平安智慧医疗智能辅助诊疗系统AskBob,在超过15000家基层医疗机构上线，每天提供超过10万次的诊断和治疗推荐服务。

平安智慧医疗通过赛飞平台的加持，已经夺取了3个国际竞赛总冠军和7个单项世界*，包括医疗影像领域的顶会ISBI举办的EAD2019(内窥镜影像质控), PALM2019(病理性近视病灶检测)，还有NLP领域的顶会EMNLP举办的COIN2019(阅读理解常识推理)。此外，金融壹帐通基于赛飞平台，夺取了第三界“讯飞杯”中文机器阅读理解测评冠军(CMRC2019)。