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從0到1搭建醫(yī)療AI產(chǎn)品評(píng)測(cè)體系

發(fā)布時(shí)間:2025-12-11 來源:人人都是產(chǎn)品經(jīng)理 瀏覽量: 字號(hào):【加大】【減小】 手機(jī)上觀看

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醫(yī)療AI產(chǎn)品經(jīng)理常遇實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)與臨床實(shí)效錯(cuò)位的困境。為填補(bǔ)此鴻溝,需建立全面評(píng)測(cè)體系。本文剖析了醫(yī)療AI產(chǎn)品力的三層架構(gòu)及核心評(píng)測(cè)指標(biāo),助您理解如何打造高效實(shí)用的醫(yī)療AI產(chǎn)品。

1 

為什么我們需要一套全面的醫(yī)療AI產(chǎn)品測(cè)評(píng)體系?

每一位深耕醫(yī)療AI的產(chǎn)品經(jīng)理,或許都經(jīng)歷過這樣的“至暗時(shí)刻”:我們?cè)陔x線測(cè)試集上跑出了近乎完美的AUC或F1分?jǐn)?shù),滿懷信心地將模型推向臨床,卻迎來了醫(yī)生們接踵而至的抱怨與投訴。面對(duì)這種落差,我們往往習(xí)慣性地將其歸咎于“模型泛化性不足”或“數(shù)據(jù)長(zhǎng)尾效應(yīng)”。

然而,真正深層次的問題在于“評(píng)價(jià)語境的錯(cuò)位”——即實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)”與臨床實(shí)效之間的斷層。

醫(yī)療場(chǎng)景的復(fù)雜度遠(yuǎn)超通用領(lǐng)域,這種錯(cuò)位并非僅僅是數(shù)據(jù)分布的差異,更在于我們忽略了臨床決策中那些不可量化卻至關(guān)重要的因素:

  • 輸入端的噪聲容忍度:測(cè)試集往往是“精修”的黃金標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù),而臨床現(xiàn)場(chǎng)充滿了各種“臟數(shù)據(jù)”——影像中的偽影、不同品牌設(shè)備的參數(shù)差異、病歷中模糊的口語化描述,模型能否在這些干擾下依然表現(xiàn)穩(wěn)???

  • 決策維度的單一性 vs 復(fù)雜性:模型通常針對(duì)單一病種訓(xùn)練,而真實(shí)的患者往往伴隨多病共存。一個(gè)在肺結(jié)節(jié)檢測(cè)上滿分的模型,如果忽略了旁邊的嚴(yán)重肺炎或偽影干擾,在醫(yī)生眼中就是“添亂”。一個(gè)在超聲甲狀腺結(jié)節(jié)測(cè)試集中檢出率很高的模型卻無法識(shí)別橋本這種彌漫性病變。

  • 交互的容錯(cuò)與效率:在NLP問答中,模型給出的“正確答案”如果缺乏同理心,或者在急救場(chǎng)景下輸出過于冗長(zhǎng),不僅無法輔助診療,甚至可能引發(fā)醫(yī)患糾紛或延誤時(shí)機(jī)。

我們太習(xí)慣盯著實(shí)驗(yàn)室里的“數(shù)字”,卻忽略了臨床現(xiàn)場(chǎng)“實(shí)效”。為了填補(bǔ)這道鴻溝,我們需要跳出單一維度的模型指標(biāo),建立一套真正能還原產(chǎn)品全貌的分層評(píng)測(cè)體系。

 2 

AI產(chǎn)品力的三層架構(gòu):從引擎到座艙

決定一臺(tái)車好壞的,絕不僅僅是發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù),而是整車的綜合體驗(yàn)。醫(yī)療AI產(chǎn)品力同樣可以拆解為三個(gè)核心模塊:

第一層:模型層(核心引擎)——決定“上限”

就像汽車的發(fā)動(dòng)機(jī),我們關(guān)注馬力(AUC/Accuracy)和扭矩(敏感性/特異性)。這是驅(qū)動(dòng)AI產(chǎn)品運(yùn)行的原動(dòng)力,解決的是“準(zhǔn)不準(zhǔn)的基礎(chǔ)能力問題。但光有大馬力引擎如果裝在三蹦子上,不僅跑不快,還可能導(dǎo)致翻車。

第二層:架構(gòu)層(底盤與傳動(dòng))——決定“下限”

這一層負(fù)責(zé)將引擎的動(dòng)力平穩(wěn)地轉(zhuǎn)化為輪上的速度。在醫(yī)療AI產(chǎn)品中,它對(duì)應(yīng)的是工程架構(gòu)的穩(wěn)定性、推理延遲、對(duì)不同硬件環(huán)境的適配能力,以及面對(duì)臟數(shù)據(jù)和并發(fā)請(qǐng)求時(shí)的容錯(cuò)機(jī)制。它解決的是“跑得穩(wěn)不穩(wěn)的問題,確保模型在任何復(fù)雜的臨床“路況”下都不趴窩。

第三層:交互層(智能座艙)——決定“體驗(yàn)”

這是用戶直接接觸的部分。就像駕駛艙的布局、座椅的舒適度、儀表盤的可讀性。在醫(yī)療AI產(chǎn)品中,它對(duì)應(yīng)的是輔助診斷結(jié)果的呈現(xiàn)方式、可解釋性、以及與醫(yī)生工作流(Workflow)的融合程度。它解決的是“用得順不順的問題,直接決定了醫(yī)生是把AI當(dāng)成“得力副駕”還是“礙事累贅”。

 3 

核心評(píng)測(cè)指標(biāo)指標(biāo)解釋

1. 模型層

分類任務(wù)

分類任務(wù)的指標(biāo)都是建立在混淆矩陣基礎(chǔ)上建立的,首先需要對(duì)這個(gè)矩陣非常熟悉,通常我們把關(guān)注的樣本類別作為正樣本,比如我們要做一個(gè)良惡性分類,通常把惡性樣本歸為正樣本(陽性),良性樣本歸為負(fù)樣本(陰性)。

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實(shí)際評(píng)測(cè)模型表現(xiàn)的時(shí)候,通常分為兩個(gè)維度:第一個(gè)是對(duì)模型綜合分類能力的評(píng)估(與閾值選取無關(guān)),這類指標(biāo)不需要預(yù)設(shè)閾值,而是通過遍歷所有可能的閾值(從0到1),來評(píng)估模型的整體排序能力和泛化潛力。最常用的就是AUC值,它代表以假陽性率(FPR=FP / (FP + TN))為橫軸,真陽性率(TPR=TP / (TP + FN))為縱軸繪制曲線(ROC)圍成的面積。

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但是ROC曲線在樣本分布不均的時(shí)候就有問題了,比如正樣本非常多,負(fù)樣本特別少的情況下結(jié)果會(huì)看起來虛高,這個(gè)時(shí)候就推薦用PR曲線,它是以召回率(Recall=TP/(TP+FN))為橫軸,精確率(Precision=TP/(TP+FP))為縱軸繪制的曲線,該曲線下的面積即為AP(通常通過積分或插值計(jì)算)。與AUC-ROC不同,AP值高度關(guān)注正樣本的表現(xiàn)。在正樣本極少(如<1%)的情況下,AP比AUC更能真實(shí)反映模型的有效性。

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第二個(gè)維度就是給定具體的分類閾值(Threshold)進(jìn)而計(jì)算出來的指標(biāo),常用的有以下幾個(gè):

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除了醫(yī)學(xué)影像相關(guān)的,大部分醫(yī)療AI任務(wù)都是分類任務(wù),用這套分類指標(biāo)足以覆蓋大多數(shù)場(chǎng)景。

圖像分割

圖像分割(Image Segmentation)是一種計(jì)算機(jī)視覺任務(wù),它的目標(biāo)是把圖像中的每個(gè)像素分類或標(biāo)記,從而把圖像分成不同的區(qū)域或物體。通常在醫(yī)療影像分析場(chǎng)景上使用,本質(zhì)也是分類只不過是像素級(jí)別的分類,醫(yī)學(xué)分割任務(wù)常用 Dice 作為評(píng)估指標(biāo),其計(jì)算方法如下:

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*Dice通常也作為分割任務(wù)訓(xùn)練中的損失指標(biāo), 定義為 1 — Dice_Coefficien

為什么不采用分類指標(biāo)比如準(zhǔn)確率、召回率這些?因?yàn)樵诜指钊蝿?wù)中目標(biāo)和背景的空間關(guān)系很重要,我們不能只考慮目標(biāo)像素的數(shù)量,而不考慮預(yù)測(cè)的形狀和重疊情況。另外一個(gè)重要的原因是目標(biāo)區(qū)域比如某個(gè)病灶通常占整個(gè)圖像的比例很低,假設(shè)有一張 100×100 的圖像,要分割一個(gè)小的病灶區(qū)域(比如 5×5 的像素塊),如果模型全預(yù)測(cè)為背景,也就是把 25 個(gè)病灶像素預(yù)測(cè)錯(cuò)了,但剩下 9975 個(gè)背景依然算預(yù)測(cè)對(duì)了,看起來99.75% 的準(zhǔn)確率挺高其實(shí)模型啥也沒學(xué)到。

目標(biāo)檢測(cè)

目標(biāo)檢測(cè)是預(yù)測(cè)與真實(shí)目標(biāo)的重疊程度的任務(wù),輸出是目標(biāo)的邊界框 + 類別標(biāo)簽,所以評(píng)估他的表現(xiàn)時(shí)必須考慮位置精度,通常以IoU作為核心指標(biāo),IoU類似dice也是一個(gè)計(jì)算重疊度的指標(biāo),但是沒有像素級(jí)別的分類,對(duì)于小目標(biāo)或長(zhǎng)條目標(biāo),用Dice 預(yù)測(cè)對(duì)微小偏移會(huì)非常敏感。

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其他指標(biāo)如Precision / Recall/mAP(多目標(biāo)檢測(cè))也經(jīng)常用于輔助評(píng)估檢測(cè)模型的性能,這幾個(gè)指標(biāo)在分類任務(wù)中已經(jīng)介紹過,不再重復(fù)贅述。

回歸任務(wù)

回歸任務(wù)不像分類那樣非黑即白,它是對(duì)連續(xù)數(shù)值的預(yù)測(cè)。在醫(yī)療場(chǎng)景中,使用的比較少,主要指標(biāo)就是平均絕對(duì)誤差(MAE)、均方誤差(MSE)和均方根誤差(RMSE)。

2. 架構(gòu)層

模型層關(guān)注的是“算法的理論上限”,那么架構(gòu)層關(guān)注的就是“工程落地的下限”。就像汽車的底盤,平時(shí)看不見,但決定了車子在爛路上會(huì)不會(huì)散架。架構(gòu)層主要有以下幾個(gè)核心指標(biāo):

  • 延遲:發(fā)起請(qǐng)求到獲得AI結(jié)果的占用時(shí)間,有時(shí)候醫(yī)生點(diǎn)一下按鈕,轉(zhuǎn)圈超過3秒,焦慮感就會(huì)倍增。對(duì)于急診或?qū)崟r(shí)診斷的超聲場(chǎng)景,高延遲的產(chǎn)品幾乎沒有價(jià)值。

  • 并發(fā):系統(tǒng)每秒能處理的請(qǐng)求數(shù),比如病灶檢測(cè)模型可以同時(shí)處理多少個(gè)數(shù)據(jù)。

  • 資源利用率:模型運(yùn)行所需的顯存、內(nèi)存及CPU占用率,過高說明不穩(wěn)定,過低又浪費(fèi),尤其在醫(yī)院本地部署模型的場(chǎng)景下需額外關(guān)注。

  • 魯棒性:模型魯棒性Model Robustness指的是一個(gè)模型在面對(duì)各種干擾、噪聲、異?;蛭匆娺^的數(shù)據(jù)時(shí),仍然能夠保持性能穩(wěn)定的能力。這是實(shí)驗(yàn)室最難測(cè)出來的,典型場(chǎng)景是醫(yī)學(xué)影像分析任務(wù),存在大量的高偽影、高噪聲圖像是難免的,能否保持高魯棒性也是考量模型性能的重要指標(biāo)之一。

3. 交互層

坦白講,這其實(shí)是最容易被算法工程師忽略,而產(chǎn)品經(jīng)理最該發(fā)力的地方。

  • 臨床采納率:醫(yī)生實(shí)際點(diǎn)擊、引用或保留AI結(jié)果的比例,在AI輔助寫病歷或生成報(bào)告結(jié)論時(shí),如果AI生成了一段話,醫(yī)生直接點(diǎn)擊“插入報(bào)告”,這就是一次有效采納, 用戶最終的“行為”才是衡量AI是否真正產(chǎn)生價(jià)值的“金標(biāo)準(zhǔn)”。模型AUC再高,如果采納率低,說明AI給出的結(jié)果肯定不是醫(yī)生想要的(比如廢話太多,或者幻覺不對(duì)等)。

  • 修改率:醫(yī)生在采納AI結(jié)果后,但是做了修改的比例。尤其是對(duì)于生成式AI(LLM)場(chǎng)景中,如果AI寫了100字,醫(yī)生刪改了80字,雖然最終用了,但這并沒有顯著提高效率。即使采納率高,如果修改率也高,說明AI解決問題不徹底,對(duì)用戶來講沒有明顯的效率提升。

  • 交互耗時(shí):使用AI后的全流程耗時(shí) vs 不使用AI的全流程耗時(shí)對(duì)比。比如肺結(jié)節(jié)檢測(cè)模型雖然幫醫(yī)生畫出了結(jié)節(jié),但假陽比較多的情況下醫(yī)生為了確認(rèn)每個(gè)結(jié)節(jié)是對(duì)是錯(cuò),需要反復(fù)確認(rèn),可能導(dǎo)致總閱片時(shí)間反而增加了。

  • 可解釋性:不僅僅告訴醫(yī)生是什么,還要告訴醫(yī)生為什么,這個(gè)尤其在醫(yī)療場(chǎng)越來越講究“循證”的背景下顯得極為重要,但是目前這個(gè)也是比較難解決的一個(gè)點(diǎn)。

 4 

結(jié)語

我們對(duì)醫(yī)療AI評(píng)測(cè)體系重要性的框架、指標(biāo)做了初步的總結(jié),在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體的產(chǎn)品場(chǎng)景和技術(shù)架構(gòu)來選擇相應(yīng)的評(píng)估指標(biāo)和評(píng)測(cè)方法,比如NLP任務(wù)和CV任務(wù)的評(píng)價(jià)測(cè)指標(biāo)和評(píng)測(cè)方法就有很大差別,在LLM基礎(chǔ)上的Agent和RAG技術(shù)架構(gòu)會(huì)產(chǎn)生很多其他的中間評(píng)測(cè)指標(biāo),很難籠統(tǒng)的一次講完,接下來我將針對(duì)具體的醫(yī)療AI產(chǎn)品形態(tài),拆解更詳細(xì)的評(píng)測(cè)流程。

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