一次平掃CT 篩查多種癌症
劉偉(wei) (化名)不久前來浙江省麗(li) 水市中心醫院體(ti) 檢,做了一個(ge) 胸部平掃CT。該院放射科醫生周永進在看片子時,接入了AI。結果AI提示劉偉(wei) 的胰腺上有病灶。接下來,進一步診斷確診了胰腺癌。劉偉(wei) 隨即被安排手術。
“胸部平掃CT主要是檢查肺部有無病變,雖然也會(hui) 附帶照到一部分腹腔,但醫生每天要看100多名患者的片子,每個(ge) 患者都有兩(liang) 三百張圖像,從(cong) 頭看到尾已經很疲憊了。加上醫生看片的注意力主要集中在肺部,腹腔的異常情況有可能就翻過去了。”麗(li) 水市中心醫院放射科主任兼核醫學科(分子影像中心)主任盧陳英說。
劉偉(wei) 的案例屬於(yu) 隨機性發現,這就彰顯出AI技術的重要性。“它比肉眼更精確,胰腺疾病一般需要做增強CT或者磁共振才能發現,平掃CT很難發現,除非病灶特別大。”盧陳英說,AI通過細微的密度差別能把胰腺病變揪出來,敏感度比較高。
日前,阿裏巴巴“醫療AI多癌早篩公益項目”在浙江麗(li) 水啟動。該項目將達摩院醫療AI前沿技術創新應用於(yu) 衛生健康領域,希望通過大規模隨機性日常檢查實現多癌早篩。這是全國首個(ge) 落地的通過AI實現多癌早篩的項目,意味著AI前沿研究走出了實驗室,有望向更多醫療資源不均衡的地區推廣。
醫生的想法
麗(li) 水的AI多癌早篩公益項目,緣起於(yu) 對“癌症之王”胰腺癌的研究。
上海市胰腺疾病研究所的曹凱醫生,大學期間在上海某三甲醫院實習(xi) 。他當時的導師是該院腸胃外科主任,不幸確診胰腺癌,發現時已是晚期,病情迅速惡化。雖然該院是國內(nei) 頂尖的胰腺疾病治療中心,但在晚期胰腺癌麵前,依然缺乏有效的治療手段。曹醫生的導師最終醫治無效逝世。
痛惜之餘(yu) ,曹醫生在翻看導師的病曆數據時發現,其在確診胰腺癌的10個(ge) 月前曾在體(ti) 檢時拍過一次胸部平掃CT;仔細察看,胰腺部分確實有一絲(si) 病變痕跡。但由於(yu) 當時拍片隻是為(wei) 了篩查肺結節,無人往胰腺惡性腫瘤的方向診斷。
這讓曹醫生萌生一種想法:假如所有胰腺癌患者都能在確診前的10個(ge) 月,通過體(ti) 檢發現癌症病灶,並進行根治性的手術切除,將獲得更好的生存質量。
胰腺癌素有“癌症之王”的稱號,平均五年生存率不到10%,是中國乃至全球生存率最低的惡性腫瘤。然而,目前臨(lin) 床指南不推薦篩查胰腺癌,這是由於(yu) 一來胰腺癌發病率相對偏低,二來尚無高敏感性、高特異性的胰腺癌篩查手段,現有檢查方法用於(yu) 大規模篩查會(hui) 產(chan) 生大量假陽性。體(ti) 檢及醫院常用的平掃CT圖像對比度低,很難識別早期胰腺病變,即便是經驗豐(feng) 富的放射科醫生也容易出現漏診現象。
2022年起,阿裏巴巴達摩院醫療AI團隊與(yu) 曹醫生接觸後,敏銳注意到胰腺癌的早篩早治具有重要的臨(lin) 床意義(yi) ,隨即聯同全球10多家頂尖機構,諸如上海市胰腺疾病研究所、浙江大學醫學院附屬第一醫院、複旦大學附屬腫瘤醫院、布拉格查理大學第一附屬醫院、約翰霍普金斯大學等,共同發起研究課題,研究以“平掃CT+AI”進行大規模的胰腺癌早期篩查。
2023年11月,相關(guan) 論文在醫學權威刊物《自然·醫學》發表,收獲評價(jia) :“基於(yu) 醫療影像AI的癌症篩查即將進入黃金時代。”
研究的創新
為(wei) 了揪出“癌症之王”,研究團隊研製出一個(ge) 強大的胰腺癌早期檢測模型PANDA——利用AI放大並識別平掃CT圖像中那些肉眼難以識別的細微的病理特征,有望成為(wei) 一種在醫院、體(ti) 檢中心落地推廣的大規模癌症早篩工具。
與(yu) 過往的醫療影像AI相比,這項研究有哪些創新之處?
首先,是在深度學習(xi) 框架的構建上,PANDA並非是一個(ge) 單純的視覺分割模型,兼具分割、檢測、分類功能,其深度學習(xi) 框架包括三階段:第一,通過構建分割網絡來定位胰腺,第二,采用多任務網絡來檢測異常情況,第三,采用雙通道Transformer來分類並識別胰腺病變的類型。
其次,是訓練策略的創新。針對胰腺腫瘤位置隱匿、在平掃CT圖像中無明顯表征等特點,達摩院團隊創新性地提出一種知識遷移的訓練方式,即利用圖像配準技術將增強CT上的先驗知識遷移至平掃CT的數據集上,將不同胰腺腫瘤的局部特征與(yu) 全局特征編碼進上述框架,並用病理金標準確認的腫瘤類型用於(yu) 監督AI的訓練,一舉(ju) 解決(jue) 過往AI識別癌症時普遍存在的勾畫難、標注難、訓練難等問題。
綜上,PANDA構建了迄今最大的胰腺腫瘤CT訓練集,並在20530名真實世界連續病例的多場景驗證中,測出了92.9%的敏感性(正確判斷有腫瘤的幾率)和99.9%的特異性(正確判斷無病的幾率),發現了31例臨(lin) 床漏診病變,其中2例早期胰腺癌病患已完成手術治愈。
研究團隊在臨(lin) 床上證實“平掃CT+AI”的癌症篩查技術路徑的可靠性,各界對此給予了較高評價(jia) 。
《自然·醫學》資深編輯認為(wei) 該工作是“非常引人注目的研究,為(wei) 使用深度學習(xi) 進行胰腺癌CT篩查提供了非常堅實的論據”。斯坦福醫學院放射腫瘤學及影像組學的一位教授認為(wei) ,該工作是“在胰腺癌篩查的正確方向上邁出的重要一步”。
麗(li) 水的探索
癌症是全球最重要的公共衛生問題之一。世界衛生組織數據顯示,有1/3的癌症可通過早發現、早診斷、早治療實現治愈。然而,現有癌症篩查手段的可靠性有待提高,且僅(jin) 適用於(yu) 特定類型的癌症,尚缺乏一種可及性高、通用型的篩查技術來對大規模無症狀人群進行癌症篩查。
現在,既然能“揪出”最難發現的胰腺癌,那麽(me) ,在AI的降維打擊下,其他癌種也可以及早篩查出來了。此次在麗(li) 水市委市政府指導下,阿裏巴巴助力共富工作小組與(yu) 麗(li) 水市中心醫院和景寧縣人民醫院緊密協作,在這兩(liang) 家醫院部署“醫療AI多癌早篩公益項目”,就是這種想法的落地。據悉,阿裏公益以純公益的形式支持該項目展開,支持周期至少在3年以上。
麗(li) 水市衛生健康委黨(dang) 委書(shu) 記、主任吳鬱鬱表示,麗(li) 水市與(yu) 阿裏巴巴達摩院的試點合作,探索將前沿科技的AI技術與(yu) 群眾(zhong) 的醫療需求相結合,期待在不久的將來,借助AI技術的“洪荒之力”,更好地賦能醫療健康,讓更多患者受益。
項目依托阿裏巴巴達摩院醫療AI實驗室自研的智能讀片產(chan) 品“達醫智影”,通過常規胸部、腹部CT平掃,以“平掃CT+AI”方式幫助診療,力求發現胰腺癌、肝癌、食管癌、胃癌、結腸癌等癌種的病灶,並輔助醫生對骨質疏鬆、脂肪肝及肺結節等總計13個(ge) 病種進行疾病篩查、診斷、治療和隨訪全流程,提高臨(lin) 床診斷準確率和效率。
據阿裏巴巴達摩院醫療AI實驗室產(chan) 品專(zhuan) 家郭建飛介紹,影像學手段與(yu) AI人工智能相結合的癌症篩查手段,相比傳(chuan) 統的人力診療實現了以下幾個(ge) 方麵的提升:效率極大提升,從(cong) 人工5-15分鍾判斷單病種,提升到2-3分鍾可判斷多個(ge) 病種;準確性極大提升,對各病種診斷的敏感性和特異性數據,均滿足相應病種的準確性要求;多癌綜合檢出,從(cong) 單病種檢查到一次胸部CT檢查多個(ge) 病種的提升……
“麗(li) 水項目”將先從(cong) 胰腺癌和骨質疏鬆兩(liang) 個(ge) 病種入手展開早篩,並逐步接入肝癌、食管癌、胃癌、結腸癌、脂肪肝等癌症和慢性病的篩查能力,為(wei) 當地老百姓帶來實實在在健康福祉的同時,也有助於(yu) 節約個(ge) 人與(yu) 家庭的醫療開支和國家醫保經費。據測算,篩查七大主流癌症,胃腸鏡、CT、超聲等傳(chuan) 統檢查成本累計至少3000元;而平掃CT一掃多篩,成本僅(jin) 約200元。
阿裏巴巴公益部副總裁王威表示,AI在拓展技術邊界,也在拓寬公益可能性,“阿裏巴巴將一如既往地助力鄉(xiang) 村振興(xing) 和共同富裕,為(wei) 醫療數字化、智能化升級提供堅強後盾”。
吳鬱鬱提醒:“在試點過程中,數據安全問題需要引起高度注意。因為(wei) 醫療是個(ge) 特殊行業(ye) ,隻有確保數據安全,才能夠體(ti) 現學術嚴(yan) 謹性,保護好患者隱私。”熊 建
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