人工智能助力识别皮肤疾病:皮肤科的新时代

人工智能(AI)越来越多地用于通过分析医学影像来识别皮肤疾病,且准确率很高。从检测黑色素瘤和皮肤癌到诊断痤疮、湿疹、银屑病以及罕见皮肤病,AI为全球皮肤科医生提供支持,改善早期发现并扩大皮肤健康服务的可及性。

皮肤问题极为常见——全球近四分之一的人会出现湿疹或痤疮等慢性皮肤疾病。然而即便是专家也可能难以诊断某些皮疹和斑点,尤其在早期阶段。人工智能(AI)正成为一种强有力的辅助工具。通过“学习”成千上万甚至数百万张皮损照片,AI算法能够发现那些连经验丰富的医生也可能错过的细微视觉模式。这并不取代皮肤科医生,而是增强他们的能力——帮助更早发现疾病并更快速地对患者进行分诊。

AI如何识别皮肤疾病

基于AI的皮肤工具的工作方式很像智能照片滤镜。首先,用户(或医生)拍摄受影响皮肤区域的清晰图像。图像被输入到在大量带标签的皮肤图片库上训练的深度神经网络(一种AI)中。通过深度学习,AI学会将视觉特征与特定疾病联系起来(例如黑色素瘤的不规则边界或银屑病的银白色鳞屑)。训练完成后,系统可以分析新照片并输出可能的诊断或风险等级。

AI算法是通过向计算机提供成千上万乃至数百万张带有诊断和结果标签的皮肤疾病图像来创建的……计算机学会识别图像中与特定皮肤病相关的典型模式。

— 里程碑式的皮肤科研究
AI如何识别皮肤疾病
皮肤病识别的深度学习流程

临床准确性与真实世界表现

在受控测试中,AI已表现出令人印象深刻的准确性。一项2024年的荟萃分析发现,计算机辅助的黑色素瘤诊断在表现上与皮肤科医生可比。另一项在超过150,000张覆盖70种疾病的图像上训练的研究,在区分良性与恶性病变时取得了0.946的AUC——意味着该任务上AI总体接近95%的准确率。

更令人注目的是,当医生实际使用AI建议时,他们的准确率显著提高:

单独医生

基线表现

  • 灵敏度: ~75%
  • 特异性: 81.5%
医生 + AI

改进结果

  • 灵敏度: 81%
  • 特异性: 86.1%
关键发现:在斯坦福牵头的一项试验中,接受AI辅助的医生(包括非专科医生)准确率显著提高。即便是皮肤科专家也获得了小幅提升,证明了在皮肤癌筛查中AI+医生优于单独医生

我们希望患者期待我们使用AI辅助来提供尽可能最好的护理。

— 皮肤科研究员

AI诊断的地理分布模式

一项对AI皮肤病评估的全球研究显示了该技术应用中的明显地域差异:

北美与欧洲

较高比例的恶性肿瘤预测,反映了当地疾病流行情况和筛查重点。

非洲

更多感染性病例被识别,反映了疾病负担以及在资源有限环境中工具的应用。

亚洲

良性肿瘤诊断比例最高,显示出不同的疾病模式和用户人群构成。
AI不仅能够识别皮肤癌
AI皮肤病诊断模式的全球分布

AI能检测的多种病症

AI远不止局限于癌症。现代模型处理的范围广泛的皮肤状况中,痤疮和银屑病是AI皮肤病学研究中最常见的:

炎症性与色素性疾病

  • 痤疮
  • 银屑病
  • 湿疹
  • 酒渣鼻
  • 白癜风

传染性疾病

  • 癣(体癣/股癣等)
  • 疥疮
  • 麻风病
  • 被忽视的热带病

AI也有助于诊断感染性皮肤疾病——这在低资源地区尤为有价值。世界卫生组织(WHO)已启动一项关于AI识别被忽视的热带皮肤病(NTDs)的全球倡议,训练算法识别麻风、雅司病等类似病症。该努力强调“增强智能”,旨在支持一线卫生工作者,而非取代他们。

实际应用:智能手机或皮肤镜拍摄图像,AI处理后为用户提供可能的诊断列表或提醒就医——对许多皮疹和斑点来说,可作为虚拟的第二意见。

AI在皮肤科的关键优势

AI驱动的工具提供了正在改变皮肤病诊断的明显优势:

速度与一致性

AI可以瞬时分析照片并提示病变是否可能为良性或需要活检,从而提高诊断速度和一致性。

更广的可及性

农村或服务不足地区的患者可以使用AI应用或远程皮肤科服务进行筛查,以弥补专家稀缺的情况。

教育与培训

AI可以突出皮肤病的特征,帮助医学生培训并让患者更了解自己的状况。

研究与监测

通过处理海量图像数据集,AI揭示全球趋势并帮助流行病学家追踪传染病暴发。

医生观点:接受调查的皮肤科医生认为AI可大幅改善患者分诊与就医可及性:66%认为能加快分诊,47%认为能改善可及性。研究发现一种“双赢”效果:AI辅助不仅提高准确率,还能节省医生时间并可能减少职业倦怠。
AI在皮肤科的显著益处
AI整合到皮肤科实践中的主要益处

挑战与局限

尽管前景可期,皮肤科中的AI仍存在用户和临床医生必须理解的重要局限:

图像质量与真实世界条件

算法对数据极度依赖,且可能被非典型图像扰乱。大多数训练照片为高质量的临床图像,但真实世界的照片(自拍、光线昏暗、皮损被毛发遮挡)会使模型混淆。AI也难以处理其未曾训练过的病例——一项分析发现,算法在诊断从未见过的病变类型时仅约6%准确,基本相当于随机猜测。

消费类应用的可靠性

消费类应用并非万无一失。对智能手机痣扫描应用的一项2022年回顾报告显示,其在黑色素瘤检测上的平均准确率仅约~59%。有些应用甚至因未能标记真实的黑色素瘤而产生虚假的安全感。这就是为什么专家警告任何AI结果都应由临床医生复核

偏差与肤色差异

许多AI模型在较浅肤色图像上训练,使其在深色皮肤上的可靠性较低。执业者必须确保算法在多样化人群中得到验证。这是一个需要持续关注和测试的重要公平性问题。

监管与临床验证

已有部分AI皮肤工具获得监管批准(如FDA、CE标志),但专家强调需要在临床试验中持续测试。例如,MelaFind——一款早期获FDA许可的黑色素瘤扫描器——在真实世界使用中表现出低特异性和过多假阳性后被撤市。因此,任何AI结果都应由临床医生复核。

重要提示:正如世卫组织指出的,AI应当增强人类决策,而非取代。在一项2020年的调查中,54%的皮肤科医生担心在没有充分随访的情况下使用AI可能会留下患者护理缺口,包括医患互动的流失和潜在的准确性失败。
皮肤病识别中AI应用的挑战与局限
AI在皮肤病识别中的主要挑战

全球倡议与监管框架

主要卫生组织正在积极塑造AI在皮肤科的角色:

世卫组织倡议

构建大规模图片库(数千张图像)以训练用于麻风和雅司病等热带疾病的模型。

FDA批准

在2024年1月,批准了DermaSensor——首个面向基层医疗使用的AI皮肤癌扫描器。

专业指导

美国皮肤病学会等机构倡导由医生引导AI开发,以最大化收益并最小化危害。
专家共识:《柳叶刀数字健康》综述强调,AI在广泛采用前必须在多样化的临床场景中得到验证。专家呼吁制定明确指南并持续监测,确保AI工具安全、有效且公平。

未来展望

该领域正在快速发展,未来有几项有前景的进展:

1

更大规模的数据集

创建更多多样化的图像库以改进训练

2

算法改进

提高准确率并减少不同肤色间的偏差

3

数据整合

将影像与病史和基因信息结合

4

临床整合

在皮肤科门诊和远程医疗中常规使用

我们可以预期AI将成为皮肤科门诊和远程医疗服务的常规组成部分。患者未来或可使用经FDA批准的AI应用对常见皮疹进行分诊,将就诊资源留给更严重的病例。关键在于负责任的部署:确保对AI工具进行持续监控、透明说明其工作原理并覆盖所有肤色类型。

专家共识:只要明智使用,AI就有巨大的潜力减少漏诊并提高效率。在医生掌控下,AI很快可能成为帮助我们保持皮肤健康的可信助手。
AI在皮肤科的未来
AI在皮肤科的未来方向

关键要点

  • AI通过处理皮肤图像来标记诸如皮肤癌、湿疹或银屑病等疾病。基于大型图片库训练的深度学习模型在许多任务上可达到与皮肤科医生相当的准确率。
  • 在研究中,使用AI的临床医生做出了更准确的诊断(例如癌症灵敏度从75%→81%)。患者可能获得更早的检测和更好的皮肤科可及性。
  • 主要AI应用包括黑色素瘤筛查、常见疾病诊断(痤疮、湿疹、银屑病)以及被忽视的热带皮肤病的识别。
  • 许多消费类应用表现不佳(部分应用在黑色素瘤检测上的平均准确率约为~59%)。AI在处理不寻常图像或不同肤色时存在困难。务必寻求医疗专业意见。
  • 世卫组织、FDA和各皮肤科协会等全球卫生机构正在积极制定指南、建立图片库并推动监管,以确保AI工具安全有效。

基于AI的皮肤诊断并非万能灵药,但它是一种强大的新兴工具。当与医学专业知识相结合时,它有望提供更快捷、更易及的皮肤护理——有可能更早发现严重问题并帮助数以百万计缺乏专家的人群。正如一位皮肤科医生所言,在适当监管下,AI为患者提供了“未来尽可能最好的护理”。

External References
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Rosie Ha 是 Inviai 的作者,专注于分享人工智能的知识和解决方案。凭借在商业、内容创作和自动化等多个领域应用 AI 的研究经验,Rosie Ha 将带来易于理解、实用且富有启发性的文章。Rosie Ha 的使命是帮助每个人高效利用 AI,提高生产力并拓展创造力。
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