当“东方神眼”遇到“西方神技”—— 发现早期肺癌可以普及吗？

东方神眼的成功能被复制吗？有神技！

文 | 吴建永（美国乔治城大学医学院神经科学教授）

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前面一篇介绍了我的表哥张国桢，一位放射科读片医生，在发现早期肺癌方面作出了突出贡献，被誉为“东方神眼”。他这样的读片大师可以复制吗？发现早期肺癌的经验能普及吗？（回复“157”查看作者上篇文章《突破CT极限：如何发现早期肺癌的苗头？》）

表哥说他在数十年时间内阅读过50多万张CT影像，在为16万患者作出诊断的过程中积累了丰富的经验。并且，他不断根据经验总结思考，最后终于有了利用毛细血管特征来辨别癌细胞的聪明想法。如果是这样，CT读片大师就与艺术家、科学家类似，需要长期努力和个人的天才悟性。我们的高校可以大批培养博士，却不能批量生产大师。因为大师产生的限制因素是个人的悟性和长时期的努力。

如此说，“东方神眼”和发现早期肺癌就很难复制了。按上海的人口放大，全国至少需要几百上千名表哥这样的读片大师。这确实难以做到，很悲观对吧。但我写科普的目的是给读者注入“正能量”，就是让人看到未来的希望，同时启迪创意和创业。上面说的“西方神技”，是指CT技术的普及化和利用人工智能（artificial intelligence）参与判读医学影像。这些也许会在几十年内带来发现早期癌症的革命。

发现早期肺癌，简单有效的办法就是经常去做个CT检查啦，特别是被吸烟或雾霾欺凌过多年的人。既然经常要做，不如买个CT放在家里，又省钱又省事。我当然不是在开玩笑，随着技术的进步，CT会变得越来越安全，每次检查给患者的放射剂量越来越少。家用版CT也可能会变得像血压计那样普及，像跑步机那样便宜。除了几个必要的硬件部件，其他关键的控制，成像和算法都可交由智能手机的APP来完成。当然读片也是先上传到云端，由人工智能筛选后再让拥有“神眼”的专家来细看。

医学影像读片之所以困难，没有参照物是个重要因素。若有本人健康时的CT影像作为参照，影像发生的突然变化，比如快速生长的毛细血管网，就容易被发现。家用CT像自拍机一样，为体内器官提供了大批健康时的参考影像，这样用人工智能比较两个影像的细小差别就容易多了。有人工智能这个“西方神技”作为初筛，“东方神眼”的压力就会轻多了。
 

这种家用CT安全吗？频繁检查有必要吗？等等好像都是问题。可技术发展就是这样：今天我们的口袋里有台智能手机很平常，但平凡的手机处理器的性能超过几十年前世界上最强大的计算机。手机上配备的照相机和其他传感器的性能也远超过当年阿波罗登月项目所用。几十年前的人肯定会觉得每人有这么强大的智能手机是没必要的，可是今天我们还是为了新款手机去排队。以后智能手机肯定还要发展不止十代，除了天天自拍上网，手机的智能肯定是要用在帮助每个人避免心脏病，避免癌症，避免老年痴呆等等方面。家用CT只不过是智能手机的一个附件，接收个人生理信息的各种传感器现在都在快速发展，什么时候冒出一个家用CT并不值得大惊小怪。反正咱们从里到外，所有生理隐私早晚都会被上传到云端的。

我与发明全身CT的鲍勃·列德里教授（Robert S. Ledley , 1926 - 2012）在一个系里同事过几年，虽然不同领域，却常在一起聊天。他发明CT的祥林嫂故事也亲口对我讲过N遍。当年他造的第一台CT，尚未完工就接了第一个病人：急诊室里一个头部受伤的小男孩被怀疑颅内出血，但X光片却看不清。鲍勃接到电话后二话没说，马上让把小孩推进他的实验室，撩开乱七八糟的电线做了第一张CT图像。结果当然是惊人的，小孩得救了，新闻像野火一般瞬间传遍世界。随后他也忙到数预付款支票数到手抽筋，着实当了几年土豪（老鲍勃的故事详见［1］）。老鲍勃用的是1970年代的技术，1970年代的计算机，1970年代的车库工艺，想必远不如今天中国乡镇企业的技术水平。所以如果哪天你听说浙江或深圳的乡镇企业造出了家用CT，是很有可能的。

美国从来不缺老鲍勃那样敢想敢干的人（中国也不缺），有不少人在玩自造CT［2－4］。我挑了一张比较清爽的设计贴在这里（图1），瞧瞧，胶合板造的［5］。仔细看一下这台机器的制造风格，真的很眼熟，就是用自家造的计算机控制铣床切出来的零件组装的。自造的计算机控制铣床也是用胶合板造的，用智能手机控制的。你看，自制的CT和造它的自制计算机控制铣床都是胶合板工艺，开源码控制程序。虽然就这么几招简单技巧，但鸡生蛋，蛋生鸡，玩出来的新东西很丰富，让不少宅男圆了创新之梦。

图一 家里用胶合板自造的CT。右上为透明塑料的缩小模型，是为了让你清看内部结构（注意，花猫也很感兴趣）。

科普完自造CT的车库宅男，下面提一下正规军。2015年8月，IBM宣布，人工智能里最牛掰的明星，计算机沃森（Watson）要参加医学读片的挑战了［6］。读医学影像是人工智能的一大挑战，其难度远远超过从街上人流照片中找到一个熟人面孔。所以人工智能现在的水平还远不能达到东方神眼那样的水平。但是一个领域有挑战才有机会，才有发展和投资。这不，沃森来了。

沃森大家可能听说过，就是那个几年前参加人类知识竞赛并打败人类赢得大奖的计算机。读到这您可能会问：“知识竞赛和医学读片根本不是一壶醋，为什么要扯一块科普？” 其实两者内在的联系是很强的，容我慢慢扯。

我们每天接触的消息有两种，一种是“结构性”的消息，比如您单位的工资单。一张表列出老张老王基本工资多少，奖金多少，税收医疗养老住房又扣了多少等等。另一种消息是“非结构”性的，比如您微信群里的张家长李家短，明星绯闻，股票赔了什么的。显然，结构性消息很容易用计算机处理，把各单位的表往数据库里一塞，马上算出什么GDP，经济增长，幸福指数啥的。而对非结构消息一般计算机就不灵光了，反之人脑却对其非常敏感并且处理自如。比如“猪肉注水”和“雾霾爆表”两个消息，在计算机里根本加不到一块去，但人一读，脑中立刻会把二者结合成一个“健康受威胁”的联想。专家估计，当今世界上大部分消息是非结构性的（大妈也是这么认为）。沃森之所以与众不同，就是因为它能听懂大赛主持人的自然语言，运用并处理大量非结构性知识，一举战胜人类得到知识竞赛大奖。

现在你应该明白为什么要把智力竞赛和医学读片扯在一起：两者都含有大量非结构性知识，就是语焉不详的经验和描述。设想一下，沃森一边看CT片子，一边听着表哥的吴侬软语：“注意看格达（这里），血管网勿汰（不太）清爽……”是不是孺子可教啊？

介绍一下沃森，它可不是刚毕业的住院医生。它在聆听表哥的’哼哼教导’之前已经读过几千万张医学影像，更可贵的是已经把所有影像的病历和诊断牢记在心。表哥一边说，它一边不断把眼前看到听到的和数据库里存的图像联想分类，产生各种各样的想法（图2）。这样表哥一句上海白话还没说完，沃森已经有几十个问题在那儿等了：“爷叔，侬讲格这眼我晓得了（阿叔，您讲的这点我懂了），这个特征在6万多张片子里也有。您别急，先啜口咖啡，休息一下眼睛。等会我给您看50张特征最接近的片子，有侬把关我就心定了（有把握了）。”如此往复，开始也许很慢，但是后来就越来越快，最后连表哥看片都要听听它的意见了。这样是否能得到“东方神眼”的真传？沃森毕竟是过目不忘，精力过人，每天能处理归档当日世界各地所有相关患者的资料。也许有一天，所有的医院和个人CT片子都可以往它那一送，然后返回一篇质量相当于“东方神眼”的读片报告。

图2 沃森的与众不同。图中1. 听懂人类自然语言  2. 产生想法并给假设的结论  3.从用户的选择和反馈中学习、适应。

话说到这份上，是不是大家都有点兴奋又有点担忧？人工智能若超过人类专家，就不再是个“神技”（技术），简直是“神迹”了。现在我们已经开始把癌症的影像上传到云端求医了，但是我们更应该把读片医生的经验上传，通过人工智能来综合提高，使全体人民共享东方神眼那样的高质量服务。

参考文献

［1］http://blog.sciencenet.cn/blog-91685-231321.html

 [ 2 ] http://hackaday.com/2011/09/15/build-your-own-ct-scanner/

［3］ 这个是安卓系统 http://www.pcworld.com/article/2025146/diy-ct-scanner-made-with-arduino-reveals-the-anatomy-of-frozen-chickens.html

［4］这个手把手教你http://www.theatlantic.com/health/archive/2012/09/how-to-build-your-own-ct-scanner/262066/

［5］http://www.tricorderproject.org/blog/towards-an-inexpensive-open-source-desktop-ct-scanner/

［6］http://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/47435.wss

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