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人工智能与放射学:精准高效的新时代

Vera Ovanin

5 分钟阅读

2024年6月4日

人工智能正在通过提高医学影像的准确性和效率来改变放射学。了解人工智能在诊断、疾病检测和工作流程优化方面的影响。

放射学领域的人工智能(AI)正在通过提高医学影像的准确性和效率来改变这一领域。在本博客中,我们将仔细研究人工智能如何影响诊断、疾病检测和放射学工作流程。

人工智能通过提高效率,转变诊断、疾病检测和工作流程来增强放射学,从而改善患者的治疗效果。

人工智能对放射学影响的一个重要方面是它对未来医学影像的影响。

放射检查预计将会增加,这突显了其重要性,也增加了放射科医生的工作量和压力。例如,在梅奥诊所,一位放射科医生每三到四秒钟就要解读一张X光片。

在美国和加拿大的部分地区,计算机断层扫描(CT)和磁共振成像(MRI)的扫描频率也持续上升。尽管医疗专业人员努力减少医疗保健中影像技术的使用,但这种趋势仍在继续。

为了减轻这项繁重任务的压力,一致的图像质量至关重要,而人工智能正在帮助实现这一点。

人工智能与医学影像

人工智能技术正在无缝集成到放射实践中,从而带来多项关键创新。

图 1. 人工智能正在放射实践中实现无缝集成。

其中之一是使用先进的算法来分析医学图像,这些算法具有非凡的精度和速度。医学影像中的人工智能可以快速识别肉眼可能遗漏的模式和异常情况,从而显著提高诊断准确性。

Apple 的 iPhone 16 到 Google 的 Pixel 9,许多最新的科技产品都集成了人工智能 (AI),从而推动了对更快、更强大的硬件 的日益增长的需求。有趣的是,这种转变不仅影响着技术创新,甚至影响着地缘政治——各国互动、竞争以及基于全球力量动态制定政策的方式。许多国家现在都在优先发展人工智能,一些国家正在竞相探索其全部潜力。

与传统方法相比,这是一个巨大的飞跃,传统方法在很大程度上依赖于放射科医生的专业知识和目视检查。旧方法涉及手动、耗时的分析,并且存在较高的人为错误风险。因此,通过提高医学影像的准确性和效率,人工智能解决了许多这些局限性,从而简化了诊断实践。

总而言之,它不仅增强了放射科医生更快地解读医学影像的能力,而且人工智能还确保了更可靠的诊断,最终改善了患者的治疗效果。

人工智能在医学影像中的优势

让我们深入探讨人工智能正在改变医学影像实践的独特方法,从而加强诊断和患者护理: 

  • 3D成像和重建:提升了从2D扫描创建3D图像的能力,从而提供更详细和全面的解剖结构视图。
  •  自动报告:它可以生成初步报告,突出潜在的异常情况并总结发现。人工智能放射科工作流程还可以简化流程,提高放射科医生的效率。
  •  预测分析:使用来自医学图像的数据来预测患者的预后和潜在的未来健康问题,从而可以更早地进行干预。
  • 增强图像质量:它可以通过减少噪声和伪影来提高图像质量,从而实现更清晰、更准确的诊断成像。
  • 个性化治疗计划:有助于根据个体患者数据和影像结果创建量身定制的治疗计划。
  • 影像组学:从肉眼不可见的医学图像中提取高维数据,从而更深入地了解潜在的病理。
  • 实时监控:有助于在手术过程中对图像进行实时监控和分析,从而协助放射科医生做出即时且明智的决策。
  • 减少假阳性和假阴性:通过提高诊断准确性,人工智能最大限度地减少了影像学检查提示不存在的疾病的情况,并确保不会忽略真正的疾病。因此,患者接受的非必要干预更少,从而获得更好的护理。
图 2. 人工智能驱动的智能胸部 X 射线聚焦。

人工智能癌症检测

在人工智能驱动的放射学进步的基础上,机器学习也已成为肿瘤学领域中的强大工具,尤其是在区分良性和恶性肿瘤方面。

使用机器学习集成脑肿瘤分类可提高肿瘤诊断的精确性和准确性,从而为患者护理和预后带来有希望的前景。

通过分析大量的医疗数据,包括影像扫描和患者病史,人工智能工具能够以前所未有的精度区分良性和恶性肿瘤。

这种高级分析是通过应用各种机器学习技术和模型实现的:

·       监督学习方法:依赖于标记数据集来训练模型,从而提取医学图像中的相关特征的技术。

  • 深度学习算法:识别指示肿瘤恶性的细微模式的先进方法。
  • 常用模型
    • 卷积神经网络 (CNN):一种特别适合图像识别任务的深度学习算法。卷积神经网络自动学习检测图像中的边缘、纹理和形状等特征,使其在分析医学图像方面非常有效。
    • 支持向量机 (SVM):一种有效的分类任务监督学习模型。支持向量机通过找到最佳的线或边界来分隔数据中不同的组,如良性和恶性肿瘤。
    • 随机森林:一种集成学习方法,它构建多个决策树并合并它们的结果,以提高准确性和控制过度拟合。

 人工智能对放射科医生的影响

与人工智能可能取代人类放射科医生的担忧相反,它实际上支持并简化了他们的工作。

图 3. 放射科实践中的人工智能。

即使人工智能已证明在某些任务中有效,例如图像分割和异常检测,但放射科医生的作用仍然是不可替代的。他们仍然需要解释复杂的发现,向患者传达结果,并做出关于他们护理的关键决定。人工智能是一种强大的辅助工具,帮助他们做出更准确和及时的诊断,同时减少他们的工作量和认知负荷。

图 4. 使用 Ultralytics YOLOv8 进行 X 射线检测。

除了协助放射科医生进行实时图像处理和对大量数据集的分析,以提出诊断建议和推荐进一步的检查外,人工智能还提供:

  • 持续学习和专业发展: 放射科医生通过分析人工智能生成的数据获得新的见解,从而提高他们的诊断技能,同时保持竞争力
  • 工作流程整合: 机器学习简化了放射科医生的任务,使他们能够将更多时间用于处理具有挑战性的病例并提供个性化的关注。
  • 增强协作: AI 通过集中访问患者数据和影像结果,促进放射科医生和其他医疗保健专业人员之间的无缝协作。这促进了跨学科讨论和治疗计划。 

协同集成 AI 可确保放射科医生仍然是患者护理的核心,从而增强和补充他们的专业知识。因此,他们可以就治疗策略和患者管理做出更明智的决策。

主要要点

放射学正在被新兴技术所改变,从而提高了医学成像的准确性和效率,尤其是在人工智能癌症检测领域。

从先进的诊断流程到优化的工作流程,人工智能在放射学中的整合至关重要,尤其是在对放射检查的需求不断增长的情况下。

这些进步有助于放射科医生做出更精确和及时的诊断,最终改善患者的治疗效果。

随着人工智能的不断发展,它在放射学中的作用只会扩大,提供新的见解并改变医学影像的未来。

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