醫(yī)院人工智能影像分析軟件需求

醫(yī)院人工智能影像分析軟件需求（一）政策背景《健康中國(guó)2030規(guī)劃綱要》明確提出，消除數(shù)據(jù)壁壘，建立跨部門跨領(lǐng)域密切配合、統(tǒng)一歸口的健康醫(yī)療數(shù)據(jù)共享機(jī)制，實(shí)現(xiàn)各應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、集成共享和業(yè)務(wù)協(xié)同。醫(yī)院是深化醫(yī)改工作的主力軍，是人民衛(wèi)生健康的守護(hù)者，要在新時(shí)代實(shí)現(xiàn)新發(fā)展，實(shí)現(xiàn)從信息化到數(shù)字化、從以系統(tǒng)為核心到以數(shù)據(jù)為核心，從規(guī)模到價(jià)值的變革，就要突破數(shù)據(jù)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)發(fā)展的瓶頸。目前我國(guó)醫(yī)院數(shù)據(jù)治理處于起步階段，缺乏健全的治理體系及整體的治理實(shí)踐，存在著“重創(chuàng)造輕管理、重?cái)?shù)量輕質(zhì)量、重業(yè)務(wù)輕增值”的現(xiàn)象，在服務(wù)創(chuàng)新、數(shù)據(jù)質(zhì)量、開放共享、安全合規(guī)方面面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，亟需有效的解決方案。為充分發(fā)揮醫(yī)療健康數(shù)據(jù)的實(shí)際價(jià)值，加快醫(yī)院信息化發(fā)展，促進(jìn)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，助力“互聯(lián)網(wǎng)+”和促進(jìn)人工智能與醫(yī)療行業(yè)深度融合，國(guó)家衛(wèi)健委統(tǒng)計(jì)信息中心組織開展了數(shù)據(jù)治理相關(guān)研究，并開展多次專家研討，首次提出了醫(yī)院數(shù)據(jù)治理的概念，梳理了醫(yī)院數(shù)據(jù)治理的實(shí)施重點(diǎn)和路徑。今天，智慧醫(yī)院建設(shè)逐步深入，醫(yī)院更加關(guān)注數(shù)據(jù)資產(chǎn)的治理與應(yīng)用并紛紛成立大數(shù)據(jù)中心，目標(biāo)聚焦在從IT管理到數(shù)據(jù)治理的躍遷。（二）建設(shè)目標(biāo)項(xiàng)目的建設(shè)旨在解決醫(yī)院信息基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)范化和醫(yī)療影像互聯(lián)互通、協(xié)同服務(wù)能力提高。讓群眾就近享受高質(zhì)量、高水平的診療服務(wù)，并能明顯縮短就診時(shí)間，更快更好的接受治療，影像設(shè)備的使用率也將大幅度提高，明顯減少空置率。（三）建設(shè)成效人工智能輔助診斷平臺(tái)的引進(jìn)，首先能提升心腦血管檢查的效率，釋放大設(shè)備檢查的潛力，從而提升我院的業(yè)務(wù)量，同時(shí)縮短患者預(yù)約和取報(bào)告的時(shí)間，提升患者的服務(wù)能力。冠脈CTA和CT-FFR技術(shù)的引進(jìn)，一站式的完成冠脈解剖和功能評(píng)估，提升冠心病無(wú)創(chuàng)診斷的準(zhǔn)確性，提升DSA病人PCI手術(shù)的陽(yáng)性率，提升病人的周轉(zhuǎn)率和業(yè)務(wù)量，同時(shí)CT-FFR新技術(shù)，可以開展新項(xiàng)目收費(fèi)，根據(jù)收費(fèi)目錄可以收1730/例，病人無(wú)需做額外的檢查，不增加醫(yī)師的工作量，AI自動(dòng)輸出報(bào)告。頭頸CTA輔助診斷系統(tǒng)，一方面可以提升影像科對(duì)腦血管疾病診斷的效率和診斷精準(zhǔn)度，另一方面因?yàn)樽渲屑本葘?duì)時(shí)間效率有很高的要求，人工智能平臺(tái)的引進(jìn)可以縮短影像評(píng)估的時(shí)間，檢查完成后，神經(jīng)介入醫(yī)師在3min內(nèi)獲得AI評(píng)估結(jié)果，為我們急救搶救節(jié)約時(shí)間，縮短DNT時(shí)間。此外，人工智能在推動(dòng)同質(zhì)互認(rèn)方面發(fā)揮著重要作用，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理、自動(dòng)化診斷與輔助診斷、質(zhì)控管理以及數(shù)據(jù)共享與互聯(lián)互通等手段，為不同醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間對(duì)醫(yī)學(xué)影像檢查結(jié)果的相互認(rèn)可和接受提供了有力支持。（四）建設(shè)原則合法合規(guī)原則。接入規(guī)范必須符合國(guó)家、地方有關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章制度的要求。標(biāo)準(zhǔn)化原則。接入規(guī)范必須遵循國(guó)際、國(guó)家和行業(yè)相關(guān)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)。先進(jìn)性原則。接入規(guī)范采用業(yè)界先進(jìn)系統(tǒng)架構(gòu)理念和技術(shù)，便于后期方案升級(jí)和遷移。開放和兼容性原則。接入規(guī)范支持、DICOM國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。安全和可靠性原則。接入規(guī)范要求采用安全可靠的實(shí)現(xiàn)方式，完成數(shù)據(jù)交互，同時(shí)保證集成模塊的穩(wěn)定運(yùn)行。適應(yīng)性原則。接入規(guī)范滿足當(dāng)前業(yè)務(wù)需求的同時(shí)，預(yù)留靈活的功能接口，便于后續(xù)擴(kuò)展。保密性原則。病人信息的私密性和安全性，通過(guò)數(shù)據(jù)加密傳輸、專網(wǎng)傳輸?shù)燃夹g(shù)手段，保證患者隱私不被泄露。便捷性原則。符合以“病人”為中心，以“臨床服務(wù)”為根本的原則。（五）現(xiàn)狀與需求分析1.心血管疾病死亡人數(shù)逐年上升，是我國(guó)居民首位死因心血管病發(fā)病因素眾多，早期篩查和干預(yù)治療成為近年來(lái)預(yù)防心血管疾病的重要手段。受到醫(yī)療技術(shù)進(jìn)步、患者消費(fèi)能力提升等因素驅(qū)動(dòng)，2018年大陸地區(qū)冠心病介入治療總例數(shù)為915256例，較2018年增長(zhǎng)21%（按每個(gè)患者的花費(fèi)平均為4萬(wàn)，那么一年的費(fèi)用為4千億左右，已經(jīng)給整個(gè)國(guó)家?guī)?lái)極大的醫(yī)療負(fù)擔(dān)）。冠心病和腦卒中不僅給患者本人造成嚴(yán)重的不良后果，同時(shí)也給家庭和社會(huì)帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)，是嚴(yán)重影響國(guó)計(jì)民生的重要公共衛(wèi)生問(wèn)題。2.快速精準(zhǔn)的診斷面臨諸多挑戰(zhàn)影像學(xué)檢查在心血管病防治中起到至關(guān)重要的作用，隨著病人增長(zhǎng)，心血管影像檢查需求不斷增加。目前放射科心臟及頭頸血管處理和診斷的現(xiàn)狀：1、血管CTA后處理復(fù)雜，平均一個(gè)病例所需要的圖像處理時(shí)間為30-60min，一方面限制了醫(yī)院的檢查效率，在急診方面，較長(zhǎng)的時(shí)間，不利于卒中和胸痛病人的救治；2、不同年資醫(yī)生診斷水平的差異，如何能夠進(jìn)一步提升診斷的同質(zhì)化水平；3、患者量越來(lái)越多，如何進(jìn)一步提升患者服務(wù)水平，醫(yī)師和技師工作負(fù)擔(dān)沉重，同時(shí)承擔(dān)教學(xué)和科研任務(wù)；（六）建設(shè)內(nèi)容1.冠脈CTA輔助診斷系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)，完成冠狀動(dòng)脈血管增強(qiáng)CT影像自動(dòng)重建和后處理計(jì)算，實(shí)現(xiàn)從病灶檢出、狹窄程度判斷、斑塊定性定量分析、結(jié)構(gòu)化智能報(bào)告等全流程智能輔助診斷功能。1、打破傳統(tǒng)影像科工作模式，后處理及診斷醫(yī)生多人接力的局面，實(shí)現(xiàn)快速且精準(zhǔn)評(píng)估，全流程只需1分鐘，提升了醫(yī)生工作效率，改善患者就醫(yī)體驗(yàn)；2、血管處理效果、診斷結(jié)果與三甲高年資醫(yī)生相媲美，輔助醫(yī)生精準(zhǔn)診斷；提升診斷同質(zhì)化水平；3、系統(tǒng)具有全面的診斷能力，擅長(zhǎng)CTO完全閉塞病變、起源異常、搭橋術(shù)后、冠狀動(dòng)脈瘺等特殊復(fù)雜病例重建，同時(shí)提供斑塊與狹窄評(píng)估、支架、心肌橋等信息，輔助醫(yī)生精準(zhǔn)診斷。2.CT-FFR智能評(píng)估系統(tǒng)以靜息冠脈CTA數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，人工智能算法對(duì)冠脈樹進(jìn)行精確分割和快速建模，流體力學(xué)仿真模型模擬冠脈末梢循環(huán)阻抗及心臟仿真模型。通過(guò)在模型上整合血管壁的彈性，模擬冠狀動(dòng)脈的自身調(diào)節(jié)和血流量、腺苷介導(dǎo)下冠狀動(dòng)脈的最大充血狀態(tài)，將多種因素相互整合從而計(jì)算平均冠狀動(dòng)脈狹窄遠(yuǎn)端壓力與平均主動(dòng)脈壓力的比值，獲得無(wú)創(chuàng)FFR值。該技術(shù)賦予冠脈CTA檢查功能學(xué)洞見(jiàn)，能夠提升CTA的特異性，提升無(wú)創(chuàng)診斷冠心病的準(zhǔn)確性，提升醫(yī)院PCI手術(shù)陽(yáng)性率。3.頭頸CTA輔助診斷系統(tǒng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)影像數(shù)據(jù)拉取到結(jié)構(gòu)化報(bào)告輸出，醫(yī)療診斷全流程無(wú)需人工干預(yù)；頭頸血管陽(yáng)性病例不漏診，可發(fā)現(xiàn)人工判讀易遺漏病灶；結(jié)構(gòu)化報(bào)告一鍵輸出，標(biāo)準(zhǔn)化診斷報(bào)告：可直接使用，減少人為因素干擾。提供原圖，頭頸VR，去骨VR，前循環(huán)、后循環(huán)，WILLIS環(huán)等多模式VR重建影像。同時(shí)提供MIP，CPR，探針拉直等圖像輔助診斷。自動(dòng)檢測(cè)閉塞位置，提供定量斑塊評(píng)估。（七）功能需求技術(shù)參數(shù)1冠脈CTA輔助診斷系統(tǒng)1.1軟件敏感性和特異性達(dá)到90%以上，提供正式發(fā)表學(xué)術(shù)論文證明。1.2具備多中心臨床試驗(yàn)驗(yàn)證，提供臨床試驗(yàn)備案號(hào)。1.3具備修復(fù)運(yùn)動(dòng)偽影功能，可顯著提高圖像質(zhì)量和診斷準(zhǔn)確性，提供正式發(fā)表學(xué)術(shù)論文證明。1.4具備緊急病例優(yōu)先計(jì)算調(diào)度引擎，可實(shí)時(shí)調(diào)整病例計(jì)算順序，適應(yīng)急診場(chǎng)景。1.5具備多期像序列展示功能，自動(dòng)將多期像序列合并序列展示，提示不同序列圖像質(zhì)量并給出1～5分值，自動(dòng)默認(rèn)推薦圖像質(zhì)量最優(yōu)序列。1.6支持多類型血管影像自動(dòng)重建（曲面重建圖像、拉直重建圖像及探針重建圖像），可調(diào)整窗寬窗位。1.7支持病灶標(biāo)記顯示和隱藏，可顯示心肌橋、支架、狹窄等病灶標(biāo)記。1.8具備可交互3D半透明心肌和冠脈樹模型，支持半透明心肌顯示和隱藏，幫助觀察血管走形及命名信息。1.9具備4種以上VR體渲染風(fēng)格，支持按照醫(yī)院習(xí)慣配置不同渲染風(fēng)格。1.10提供冠脈優(yōu)勢(shì)型智能分析（右優(yōu)勢(shì)型、左優(yōu)勢(shì)型和平衡型冠脈解剖特征），用戶可自定義修改結(jié)果，支持高位起源的自動(dòng)檢出。1.11提供左右冠起源智能分析（左冠和右冠起源方位、起源位置），用戶可自定義起源結(jié)果。1.12具備心肌橋檢出功能：輸出肌橋厚度值和壁冠狀動(dòng)脈長(zhǎng)度值，并在報(bào)告中提示，支持用戶修改檢出結(jié)果。1.13具備支架檢出功能：智能檢出支架及支架長(zhǎng)度值，并在報(bào)告中提示，支持用戶修改檢出結(jié)果。1.14具備斑塊分類功能（鈣化斑塊、非鈣化斑塊、混合斑塊）。1.15具備心肌橋狹窄識(shí)別功能，根據(jù)分辨管腔走形和心肌橋形態(tài)特征，區(qū)分非鈣化斑塊和心肌橋造成的狹窄。1.16具備閉塞段（CTO）檢出功能，智能追蹤閉塞段的始末位置，自動(dòng)報(bào)告CTO長(zhǎng)度值。1.17具備斑塊狹窄率計(jì)算功能，根據(jù)對(duì)管腔走形和不同分類斑塊形態(tài)特征的分辨以及周圍組織CT值分析，精確計(jì)算斑塊造成的狹窄率。1.18具備血管分析視圖，可自定義血管分析：支持自定義近心端/遠(yuǎn)心端進(jìn)行人工狹窄分析、自定義面積法/直徑法進(jìn)行狹窄率計(jì)算、基于探針圖像進(jìn)行管腔輪廓瀏覽及編輯，狹窄曲線可切換顯示面積曲線和直徑曲線。1.19具備獨(dú)立的斑塊分析視圖，包含并支持VR圖、CPR圖、探針圖、軸位圖、側(cè)邊欄的同步聯(lián)動(dòng)。1.20支持基于CPR和探針影像展示所有斑塊和冠脈管腔的精細(xì)分割結(jié)果，并支持結(jié)果的隱藏和顯示。1.21支持自動(dòng)識(shí)別所有斑塊的類型、位置、長(zhǎng)度、體積、最小管腔面積和最狹窄程度以及不同成分的體積和占比。1.22支持自動(dòng)生成斑塊成分曲線，包括脂質(zhì)、纖維脂質(zhì)、纖維、鈣化的成分曲線，并支持用戶調(diào)整不同成分的閾值。1.23一鍵智能報(bào)告功能，自動(dòng)生成符合用戶日常報(bào)告書寫習(xí)慣的文本報(bào)告和結(jié)構(gòu)化表格報(bào)告，支持任意復(fù)制，支持一鍵歸檔和打印。2CT-FFR2.1經(jīng)過(guò)臨床驗(yàn)證，診斷準(zhǔn)確性、敏感性、特異性均達(dá)到90%以上，需提供第三方機(jī)構(gòu)測(cè)試或已發(fā)表論文證明。2.2經(jīng)過(guò)多中心研究驗(yàn)證，且驗(yàn)證文章影響因子≥15分，提供驗(yàn)證文獻(xiàn)證明。2.3產(chǎn)品計(jì)算時(shí)間≤5min，提供已發(fā)表論文證明。2.3.1產(chǎn)品操作簡(jiǎn)便，需要人工點(diǎn)擊次數(shù)小于5次。2.3.2提供本地化部署且基于深度學(xué)習(xí)的多模態(tài)大數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)分析組件，全自動(dòng)智能影像后處理，支持醫(yī)生手動(dòng)編輯及結(jié)果確認(rèn)。2.3.3病人列表智能管理。2.3.4支持查閱目標(biāo)患者基本信息、檢查時(shí)間、序列名稱、圖像數(shù)量、診斷結(jié)果、數(shù)值、狀態(tài)。2.3.5支持個(gè)性化搜索、篩選目標(biāo)病例。2.4支持?jǐn)?shù)據(jù)重新計(jì)算。2.5支持多期像序列展示；若病例為多期像序列，系統(tǒng)可自動(dòng)為此病例合并序列展示并提示用戶此病例的期像序列數(shù)量。2.6提供影像小助手：ROI測(cè)量及標(biāo)記工具、隱藏/顯示DICOMmeta信息、快速調(diào)窗工具、縮放和移動(dòng)工具、實(shí)時(shí)CT值測(cè)量。2.7自動(dòng)定位罪犯血管。2.8提供聯(lián)動(dòng)組件（軸位圖，CPR，探針，曲線窗口聯(lián)動(dòng)）。2.9提供多視圖智能3D渲染模塊。2.10支持顯示CT-FFR分段數(shù)值曲線分布。2.11指出提示狹窄智能定量分析及風(fēng)險(xiǎn)。2.12自動(dòng)生成數(shù)據(jù)特征值綜合分析結(jié)構(gòu)化報(bào)告。2.13智能生成三大支情況圖文結(jié)構(gòu)化報(bào)告，具備2種或2種以上結(jié)構(gòu)化報(bào)告模板供醫(yī)院選擇。2.14報(bào)告支持顯示全部血管分支CT-FFR值表格結(jié)果，支持單支血管VR圖顯示。2.15自動(dòng)一鍵歸檔PACS及報(bào)告打印。3頭頸CTA輔助診斷系統(tǒng)（包含顱內(nèi)）3.1病人層面診斷率：對(duì)于≥50%狹窄，準(zhǔn)確性≥90%，血管層面診斷率：對(duì)于≥50%的狹窄，準(zhǔn)確性≥90%，敏感性≥90%，提供正式發(fā)表學(xué)術(shù)論文證明。3.2圖像后處理效果：圖像AI后處理合格率達(dá)90%以上，提供正式發(fā)表學(xué)術(shù)論文證明。3.3頭頸CTA圖像診斷全流程時(shí)間效率：在AI幫助下，頭頸CTA進(jìn)行診斷時(shí)間＜16min，提供正式發(fā)表學(xué)術(shù)論文證明。3.4具備頭頸CTA圖像質(zhì)量評(píng)估：提示序列圖像質(zhì)量并給出1～5分值，自動(dòng)推薦圖像質(zhì)量最優(yōu)序列。3.5具備實(shí)時(shí)VR重建功能，支持360度無(wú)間隔的實(shí)時(shí)VR渲染重建；支持帶骨VR自定義裁剪。3.6支持頭頸動(dòng)靜脈血管VR實(shí)時(shí)渲染顯示。3.7支持自定義添加動(dòng)脈瘤。3.8支持頭頸聯(lián)掃CTA圖像、單獨(dú)顱內(nèi)/頸部CTA的圖像的VR、CPR及拉直探針重建。3.9具備血管自動(dòng)分段功能，頸內(nèi)動(dòng)脈支持7分段、椎動(dòng)脈支持4分段、大腦前動(dòng)脈3分段、大腦中動(dòng)脈3分段、大腦后動(dòng)脈3分段。3.10修剪單支血管，支持選擇VR體渲染單支血管自動(dòng)完成修剪；框選修剪血管，支持框選VR體渲染范圍血管自動(dòng)完成修剪。3.11支持血管追蹤生長(zhǎng)，自動(dòng)填充增加血管分割來(lái)調(diào)整重建影像；刪除分割，支持減選、橡皮刪除血管分割來(lái)調(diào)整重建影像。3.12具備斑塊檢出功能，自動(dòng)檢出頭頸部血管所有斑塊，定性斑塊類型為鈣化、非鈣化、混合，并定位斑塊分段位置。3.13具備狹窄量化功能，自動(dòng)檢出頭頸部血管所有狹窄，量化狹窄程度，判斷狹窄分級(jí)程度（輕度狹窄、中度狹窄、重度狹窄、閉塞），并定位狹窄分段位置。3.14具備支架檢出功能，自動(dòng)檢出頭頸部血管所有支架，定位支架分段位置。3.15提供動(dòng)脈瘤量化信息，自動(dòng)檢出頭頸部血管動(dòng)脈瘤，量化瘤徑、最大徑、長(zhǎng)徑、短徑、體積，并定位動(dòng)脈瘤分段位置。3.16狹窄程度提示：輕度、中度、重度、完全閉塞。3.17支持調(diào)整修改病灶狹窄程度、斑塊類型、動(dòng)脈瘤量化參數(shù)結(jié)果。3.18添加狹窄，支持在拉直&原圖右鍵添加狹窄，自動(dòng)判斷斑塊屬性、量化狹窄程度、定位狹窄分段位置。3.19添加動(dòng)脈瘤，支持在拉直&原圖右鍵添加動(dòng)脈瘤，自動(dòng)完成動(dòng)脈瘤分割，量化動(dòng)脈瘤最大徑、長(zhǎng)短徑、體積、瘤徑，定位動(dòng)脈瘤分段位置。3.2