为什么用AI?| 让人惊奇的视觉错觉现象!新科技手段可弥补影像判读错觉

『视觉错觉』是指人们的主观感觉与图形的物理参数不匹配的现象。人们常说:眼见为实,用来形容一个物体或者一件事情只有亲眼看见了才相信是真的,但是却有那么一类图形会骗过你的眼睛!

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每年在佛罗里达召开的视觉科学年会(VSS, Visual Science Society)上,都会评出当年最出色的十大视觉错觉。许多视觉科学研究者、神经科学爱好者、平面设计艺术家蜂拥而至,热闹非凡。下面让我们欣赏一下几个惊艳的视觉错觉。


图1是棋盘格亮度错觉。如下图中,A、B两块区域的颜色看起来有很大的亮度差异,但是将两块区域连通起来之后,会发现两块区域的亮度是一致的。同样亮度的物体,呈现在阴影中的时候,我们会感觉到它更亮一些,而在光照丰富的环境中,我们会感觉到它更暗一些。




(图片来源:维基百科)


图2中的水彩错觉:人们会感觉到被黄色线条包围的部分的颜色要比周围白纸的颜色更黄一些,实际上二者的颜色是相同的。


(图片来源:维基百科)


图3是著名的Pinna 旋转运动错觉。当人注视图片中心黑点,头部靠近(或远离)屏幕时,会很明显地感受到两个圆环在分别以逆时针和顺时针(或顺时针和逆时针)方向旋转,但事实上圆环并没有任何物理移动。


(王伟组 绘制)


小结: 视觉错觉在我们日常生活中并不明显,但是在严谨的科研、医学影像等领域却需要特别对待。在2017年7月国务院发布的《新一代人工智能发展规划的通知》中提出:利用计算机技术和人工智能技术,推进人机协同智能诊疗,提高影像判读的准确性建立快速精准的智能医疗体系。


是我们的眼睛出问题了吗?还是大脑的bug?


我们简单介绍一下我们的视觉系统:如图4所示,我们已知外部世界的图像通过眼睛的折光系统投射到视网膜上,这一步骤是十分忠实于光学原理的。但是当外部图像在视网膜上被转换成电信号并进入大脑之后,皮层对于图像信息进行了进一步的解读。比如我们的大脑会存在‘填补效应’,一个人的身体被遮挡住了一部分,我们并不会认为这个人的身体少了一块。这可以理解成为一种大脑进化不够完美而出现的bug。



图4 人的视觉系统:人眼的解剖结构以及视皮层的信息流(孙新尧绘制,修改自维基百科)



视觉错觉对影像判读的影响



目前临床诊断甲状腺结节良恶性的常规超声图像为灰阶图像,由于视觉误差和信息不足,导致诊断的准确性和一致性仍有很大的提升空间。同一张超声影像不同的医生判读,或同一张超声影像同一个医生不同的时间判读不一致性高达30-70%。当下,我们迫切需要一种人机结合的方式来实现早期精准诊断。



用新科技手段弥补影像判读错觉



正如视觉错觉的定义所描述:人们的主观感觉与图形的物理参数不匹配的现象。新科技手段可以利用计算机提取超声图像的客观物理参数,对疾病特征进行精确量化解析和可视化增强,使医生避免因视觉误差和信息不足等导致的诊断不足,辅助医生提升诊断的准确率和一致性,实现早期精准诊断。


图片所示:甲状腺结节超声辅助诊断系统

图片来源:安克侦



影像增强技术及量化智能分析



安克侦可解析原始影像的量化信息,通过智能算法对影像的关键特征进行定量智能分析和影像增强显示。安克侦采用多项专利技术得以实现,包括但不限于:结节轮廓的自动识别、多层次分类方法、肿瘤特征的量化及可视化方法、以非侵入式的方法检验甲状腺肿瘤技术。



安克侦的特点及临床疗效




临床价值及意义



一、提高医师的诊断准确率,尤其是年轻或低年资医师;(据美国FDA 510K 核准送件资料,提高达13%;据中国多场甲状腺超声影像读片人机大赛的数据显示,可提高达27%)


二、提高诊断的一致性,有利于多位医师进行沟通交流、会诊等,尤其是对于疑难病例的情况或疑似恶性的情况尤其重要,更进一步提高诊断水平和综合诊断能力。


三、根据国际权威指南,基于智能量化分析的数据计算出结节的恶性风险范围,为超声医师诊断结节良恶提供高价值的辅助诊断信息;并可一键生成全面数字化报告。快速即时可视化诊断分析和数字化报告方式,可提高诊断效率,减少超声医师看诊时间和病患等候时间。另,报告直观、客观、精准,是患者后续随访时有价值的依据。


四、安克侦是由医师对超声影像进行操作,不直接对患者产生作用,对操作者、患者和环境安全无害、无传染性,在使用上无禁忌症。相较于细针穿刺活检(FNA)有创、有风险的技术,本项目免扎针,患者的检测意愿高,具有普遍适用性。