慢性鼻窦炎是一种高度异质性疾病,影响着全球约6亿人的生活质量,现有诊断存在依赖人工、误差大等,严重影响临床诊疗和预后效果。中山大学附属第三医院通过构建慢性鼻窦炎病理亚型智能辅助诊断系统,从根本上解决慢性鼻窦炎病理炎症内在型分型困难问题,提高患者疗效和改善预后。
一是汇聚数据确保系统可靠性与普适性,利用湖仓一体技术确保病理数据结构化和深度治理。采用“湖仓一体”的大数据平台架构,解决不同机构、不同来源的慢性鼻窦炎数据统一存储和规范化处理的难题,对电子病历、检查、检验等多种模态数据进行标准化、归一化、后结构化等处理,实现传统数据对接周期从原来的9-14天缩短为1-2天,构建了高效、快速、便捷的取数、治数、用数的数据要素挖掘体系,形成了高质量的慢性鼻窦炎标注数据集和标注模型。实现全国24家基层医院及三级甲等医院的2657张慢性鼻窦炎伴鼻息肉病理切片数据采集汇聚,支撑慢性鼻窦炎智能显微镜亚型辅助判读系统和慢性鼻窦炎全玻片亚型辅助判读系统模型训练和临床测试验证。
二是依托AI能力结合高年资医生标注,提升数据质量和识别准确率。首先,在汇聚数据基础上,利用基于PA-P2PNet算法技术进行准确的细胞检测和亚型分类,并结合DeepLabv3+算法技术来分割上皮、微血管和腺体区域。由高年资病理医生标注符合训练的病理图片数据,保障数据质量标准和识别模式特征。其次,初次标注符合训练的病理图片数据进行再分割和手工标注,并在达到一定量的基础上增加算法优化模型,构建慢性鼻窦炎智能全玻片辅助诊断系统。再次,选择多家医院收集多张病理玻片,使用智能显微镜与全玻片病理亚型辅助诊断系统,分别与低、中、高年资病理医生进行分型准确率和诊断耗时对比。最后,收集多例患者队列,对比慢性鼻窦炎病理亚型智能辅助诊断系统和高年资医生识别的病理亚型诊断结果,并使用多因素逻辑回归建立复发预测模型,评估智能辅助诊断系统对患者预后的预测潜力。
三是建立全方位安全体系,保障数据安全共享流通。首先,网络安全方面,各网络区域的内部网络结合业务特性,通过VLAN方式实现网络逻辑隔离,除非经授权和审计,否则拒绝违规外联。同时,在对外提供WEB服务的出口边界处部署WAF,提供WEB应用层以及代码的防护能力;其次,权限管理方面,远程管理设备基于双因子认证机制,统一通过堡垒机开展运维操作,用户权限和访问范围根据用户角色进行分配。另外,利用AES-128、AES-256和SM4-XTS三种算法,通过内置密管和内置加密引擎,确保静态数据加密;最后,冗余备份方面,通过分布式存储,不同故障单元彼此隔离,最大程度保障数据存储的可靠性。同时,为不同的故障单元配备了热备冗余,最大程度保障数据存储的安全性和稳定性。
四是丰富场景应用,提升数据价值。慢性鼻窦炎智能病理亚型辅助诊断系统可快速、准确、全面识别不同亚型诊断,满足三级医院、基层医疗机构、远程会诊以及其他研发科研机构的智能诊疗使用,极大提升医疗机构对慢性鼻窦炎的诊断能力。目前,慢性鼻窦炎智能显微镜辅助判读系统与慢性鼻窦炎智能全玻片辅助诊断系统已在国内广泛推广和试用,其中,慢性鼻窦炎智能显微镜病理亚型辅助诊断系统、慢性鼻窦炎伴鼻息肉全玻片病理亚型辅助诊断系统的分型准确率分别为91%、90%,智能显微镜系统辅助诊断时间从193秒减少到8秒,全玻片系统辅助诊断时间从10450秒减少到250秒,诊断效率较传统方式显著提高了24倍。
五是推出多样化收费服务,构建可持续发展模式。慢性鼻窦炎病理亚型智能辅助诊断系统能为基层医疗机构和三甲医院的耳鼻喉科、呼吸科、病理科医生、医疗技术公司以及研究机构提供准确、快速、高效的慢性鼻窦炎病理内在型分型解决方案,通过提供一次性购买、订阅服务和平台使用量等多种收费服务形成可持续发展模式。
图1 慢性鼻窦炎病理亚型智能辅助诊断系统