“人工智能有利经济发展”——澳科学家突破脊椎植入术

人工智能技术的发展是联邦财政近12亿元预算的数字经济战略的重要部分。澳大利亚联邦科学与工业研究组织CSIRO首席研究科学家王大东教授表示，人工智能在新的经济领域有很大的应用价值。

(File Image) A tech expert says AI will never replace humans. Source: KEEP LEFT PR

澳大利亚联邦科学与工业研究组织CSIRO Data61定量成像组组长、首席研究科学家，悉尼科技大学兼职教授王大东博士表示，联邦财政预算计划在CSIRO的Data61设立一个人工智能研究中心，这样的支持力度很大，政府对人工智能领域非常关注，人工智能在新的经济领域也有很大的应用价值。

王大东教授最近的一项突破性研究可能就是个非常积极的例子。该研究可极大地减小脊椎植入手术的风险和复杂程度，会对人们的健康福祉和经济作出贡献。也许，我们可以从中了解澳大利亚在人工智能技术方面的潜力。

“复杂“”的脊柱外科手术

在澳大利亚，每年大约有45000例病例需要接受脊柱外科手术。

近年来，用于脊柱治疗的微创手术变得越来越流行。王大东教授表示，根据已经发表的一些数据和文献，脊椎微创手术具有缩短恢复时间和降低感染风险的优势。不过，脊椎手术仍然有一定的风险，例如可能会伤到关键的神经。

为了最大程度地减少这种风险，手术前的评估与规划，以及手术过程中所需要的技术支撑变得极为重要。手术部位准确的三围椎骨模型对于外科医生进行手术前的评估与规划，以及手术过程中的操作至关重要。

通常，医生需要仔细阅读手术部位椎骨的CT扫描图片，并根据每个切片上椎骨的位置信息，准确地识别与标注单个椎骨，这样的CT切片可能会有数百个，手动分割与标志的方法通常要花费数小时，非常繁琐，耗时，并且容易使人感到疲劳。

背痛是最常见的医学问题之一，大约80%的人在一生中都会碰到这个问题，

根据澳大利亚基础疾病注册处的统计，在澳大利亚，大约有七分之一的人有背部问题，其中有一半活动受限，如行动不便。

背痛会导致生活质量下降，心理困扰。疼痛或者残疾。除了药物，打封闭针物理治疗，针灸等辅助治疗措施外，脊柱外科手术通常是治疗背部问题的最后手段。

人工智能驱动的脊柱分割技术

王大东教授的研究项目团队与一家医学图像公司Singular Health合作开发了一个基于人工智能的脊椎自动分割软件。他表示，应用该软件仅需要大约两到三分钟的时间，就可以对所有的脊椎CT图片进行分割与三维定位，且准确率可以达到95%以上，在对脊椎进行分割与三维定位后，可以建立脊椎的三维模型。

开发这种人工智能驱动的技术分割软件需要克服多方面的挑战。王教授表示，最大的挑战是分割与定位所需的高精度要求，而CT扫描图片的尺寸较大且有噪声；同时，软件必须有通用性，需要适用于不同品牌，不同型号的扫描仪进行扫描的图像，或使用同一品牌同一型号的扫描仪但扫描设置不同等各种情况；不同的病人可能有不同的病理情况，有的病人可能有多个病变，比如椎骨骨折，椎间盘突出，椎管狭窄等。

王教授的研究团队使用来自数百名患者的CT图片，训练了多个不同的机器学习模型，然后选择了一个能够进行最准确分割的模型。

王大东博士说：“这些用于训练我们机器学习模型的CT图像是从不同的医学影像中心，使用不同的CT扫描仪获得的，病人来自分布不同的年龄段。这样做是为了确保训练后的模型可以对不同的扫描仪获取的3D图像进行椎骨分割。”

“训练用的CT图像全部由医生手动标注，我们使用了100多位患者的CT扫描图片来训练机器学习的模型，并且使用了100位患者的CT图片进行了测试，将计算机自动分割的结果与医生手动标注图片进行比较，来检验我们这个机器学习模型的性能。”

An example of the spinal segmentation software. Source: CSIRO Data61

“医生可以对机器学习模型自动分割的椎骨进行检查，如果需要的话，也可以手动修改自动分割的结果，以确保这一结果与医生对图像的理解保持一致。”

“分割后的脊椎也可以用来构建三维模型，医生可以在计算机上或者利用虚拟现实眼镜在三维环境下观察脊椎的三维图像。这样，他们能够在全方位了解脊柱的情况下来规划手术，甚至利用三维模型来设计定制外科的植入物，比如，3D打印的钛合金植入物。”

应用人工智能技术成为趋势

王大东教授表示，该技术可以应用于其他的骨科植入手术，例如，膝关节，髋关节或其他关节的置换。

他说，人工智能技术让整形外科植入物手术更安全，更可预测和更有效。数字化应用人工智能或智能机器人等先进的技术手段是整形外科当前的趋势。

“用从CT扫描重建的三维模型，通过3D打印来定制植入物，例如，3D打印的脊椎骨啊，膝盖骨者是髋关节等。用3D打印来为患者进行定制特定的植入物，可以有效地解决不同患者的解剖结构，大小，骨质或病理不同的问题。”

2010年，美国食品药品监督管理局批准了首批3D打印骨科植入物。王教授说，随着3D打印技术的发展，近两年来，3D打印骨科植入物技术一直在非常迅速的发展。

王大东教授表示，人工智能在新的经济领域将有很大的应用价值。

他举例说：“比如说人工智能用于成像技术方面，用于目标检测，目标分类和跟踪，人脸自动识别，自动驾驶，机器人，采矿勘探，天气预报的卫星图像分析等等……在国防方面，它也可以用于自动跟踪目标。在农业上，基于人工智能的成像技术也可用于自动检测农作物的生长和病虫害，以及自动估计材料等。”

哪些专业可以“涉足”人工智能？

王教授说，澳大利亚的人工智能研究和技术处于世界比较领先的水平。不少专业的学生都可以在看似“门槛高”的人工智能领域求学，研究或工作，例如，计算机科学，计算机工程，软件工程等计算机专业，以及学数学，统计专业，还有电子工程，机电一体化等工程方面的专业等。

“现在，人工智能已经变成了一个工具。除了有些人在专门做人工智能算法研究外，很多人在很多不同的领域运用人工智能这些工具，而且已经有很多非常成熟的应用。”

澳大利亚人必须与他人保持至少1.5米的社交距离，请查看您所在州或领地的最新社交限制措施。

如果您出现感冒或流感症状，请留在家中并致电家庭医生或全国冠状病毒健康信息热线1800 020 080安排测试。

SBS致力于用63种语言报道最新的COVID-19新闻和信息，详情请前往：sbs.com.au/coronavirus。

请在Facebook和Twitter关注SBS中文，了解更多澳洲新闻。