人工智能取代医生AI画出鼻咽癌放疗靶区,准确性与医生相当
鼻咽癌是我國常見de頭jing部腫瘤中國鼻咽癌發bing率居quan球第yi,其中廣東省高發區的發病率為世界平均水平的40倍,因此鼻咽腫瘤也被稱為“廣東瘤”。孫ying說,這是唯一一種以di區命名的腫瘤。
you于鼻咽解powei置特殊,手術治療困難,且鼻咽癌對射線敏感,因此放射治療是鼻咽癌的gen治手段。中山大學腫瘤防治中心每年收治的5000余例鼻咽癌患者,經guo精zhun放射治療聯合適當強度的化療,80%以上的wu遠處轉移鼻咽癌ke徹dizhi愈。
ke技運yong于醫療。2018年9月18日 ,西南交tong大學sheng命科學學院的郭志云老shizai科普活動中講授腫瘤知識。 新華社記者江hong景攝
難題:ren工gou畫“不快不準、不狠”
孫ying介紹,在放射治療過程中,加速qi治療ji發出的射線要從不tongjiaodu穿過周圍的腦干、眼球shishen經等40多個重要器guan到達鼻咽腫瘤,精度要qiu在毫米級別。而照射不zu將導致腫瘤復發,照sheguo度又會造成放射性腦損傷ting力下降等后遺癥。
因此,準quejie定照射fan圍(gou畫靶區)是精準放療的重要步驟。孫穎說:“精準放射治療就像射擊,精準勾畫靶區就相當于瞄準靶心,要在CT或MRIyingxiangshang精確描繪出腫瘤范圍。”
然而,目qian鼻咽腫瘤靶區的勾畫zhu要為人工勾畫,準確性高duyi賴醫生的jingyan。孫穎把人工勾畫存在的問題概括為“不快、不準、不狠”,也就是勾畫時jian長,xu要3-10小時;準quelv低于70%;不同醫生勾畫區yu的體積變異xi數chao過50%的問題。
新技術:用AI自動勾畫放療靶區
孫穎介紹,經過chao過一萬例的病例積lei中山大學腫瘤防治中xindezhuanjia們摸清了鼻咽癌腫瘤的生長規律bing開始探索人gongzhineng(AI)進xingzi動勾畫。
目前,MRI影像是鼻咽腫瘤勾huade金標準,人工勾畫需要醫生仔細、全面地觀察腫瘤在MRI影像上的侵犯范圍并逐層勾畫出腫瘤靶區。“專家經驗就存儲在這些靶區中。”
于是,該團隊共納入來自1021例鼻咽癌患者(全部期別)的MRI影響資料,并you兩名鼻咽癌放療專家共同完成靶區勾畫,以提供三維、大尺度和高zhi量的影像和靶區用于計算機學習。“勾畫以我為主,大概花liaoban年時間,再由一個年紀和經驗和我差不多的專家進行shen核。”孫穎說。
將專家經驗轉變為數據后,團隊與在人工智能領域處于國際先進水平的xianggang中文大學計算機科學與工程系、深圳視見醫療科jigong司進行合作,采用三維卷積神經網絡(3D CNN)這一在圖像識別領域表現優異的AI技術,實現鼻咽腫瘤自動勾畫。
日前,相關研jiu成果在國際影像學頂級期刊《Radiology》shangfa表。
釋疑:
Q1:AI自動勾畫的準確率有多shao?jbk.39.net/yiyuanzaixian/zztjyy/
89%的病例wu需xiu改或僅少量xiu改后可用于計劃設計
A1:AI自動勾畫的準確性可達到79%。無論患者是早期(T1-T2)還是晚期(T3-T4),無論是否接shouguo治療AI均可達到相似的勾畫準確性。經專家ping估,32.5%的病例無需修改可直接用于放射治liaoji劃設計,56.2%的病例經少量修改即可用于放射治療計劃設計。
Q2:AI自動勾畫的準確性與專科醫生相比如何?
AI準確性與專科醫生相當,甚至超過醫生水平
A2:孫穎團隊開展了多中心測試,共納入不同分期的20例患者和8wei來自7個高水平醫院defang療專科醫生,由8位醫生在20例患者的MRI影像上人工完成鼻咽癌原發腫瘤勾畫(即人工勾畫)。以專家勾畫作為金標準,AI自動勾畫的準確性超過了8位醫生中的4位,與其余4位相當。
Q3:AI能否替代醫生?
不能,但AI能fu助醫生提高勾畫準確性
A3:目前還不能替代醫生,但AIfu助勾畫能提高專科醫生勾畫準確性。在8位醫生完成人工勾畫的兩個月后,由他們對AI自動勾畫的jie果進行修改(AI自動勾畫+醫生修改,即AI輔助勾畫),結果顯示,AI輔助勾畫提高了5位醫生的勾畫準確性(平均由74%提高到79%),jian少了55%的勾畫者間差異。
Q4:AI能提高多少效率?
效率提升5-10倍,受bao護qiguan增加28個
A4:整體勾畫效率提升了5-10倍。通常人工勾畫需要耗費3-10小時,但有了AI輔助勾畫后,時間縮短wei20-50分鐘。在jiesheng時間的同時,也提高了放射治療的質量,受保護器官由15個增加到43個。
Q5:下一步有什么研究計劃?
將通過云平tai在國內外開展臨床yanzheng
A5:為了擴大AI放射治療靶區勾畫的影響力,孫穎團隊進一步實現了鼻咽癌頸部淋巴結、預防性放療區域和需保護的正常zu織的自動勾畫,并集成了人工智能自動勾畫云平臺。下一步他們將通過云平臺在廣州、廣西、新加坡dengdi開展臨床驗證,以期取dequan球鼻咽癌放射治療水平的同質化。
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總結
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