《Nature Medicine》最新研究:基于达摩院医疗AI CT首次实现大规模胰腺癌筛查
這或許是人類與“癌癥之王”的斗爭中第一次掌握了主動權。
11月21日,國際醫學頂級期刊《Nature Medicine》最新研究表明,通過“平掃CT+AI”,人類首次擁有了大規模早期胰腺癌的篩查手段。阿里達摩院(湖畔實驗室)聯合全球十多家頂尖醫療機構,將AI用于體檢中心、醫院等無癥狀人群的胰腺癌篩查,只需要最簡單的平掃CT,就在2萬多真實世界連續病人群體中發現了31例臨床漏診病變,其中2例早期胰腺癌病患已完成手術治愈。《Nature Medicine》 就此專門刊發評論文章:“基于醫療影像AI的癌癥篩查即將進入黃金時代”。
胰腺癌,素有“癌癥之王”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。80%的胰腺癌一旦發現就是晚期,發病兇猛,極難治愈;目前臨床指南缺乏有效篩查手段,因為容易出現漏診或誤診。體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。
在最新論文《Large-scale pancreatic cancer detection via non-contrast CT and deep learning》中,基于阿里達摩院的醫療AI技術,上海市胰腺疾病研究所、浙江大學醫學院附屬第一醫院、中國醫科大學附屬盛京醫院、復旦大學附屬腫瘤醫院、布拉格查理大學第一附屬醫院、上海交通大學醫學院附屬新華醫院、約翰霍普金斯大學等機構首次提出以“平掃CT+AI”進行大規模的胰腺癌早期篩查。
針對胰腺癌變位置隱匿、在平掃CT圖像中無明顯表征等特點,研究團隊構建了一個獨特的深度學習框架,最終訓練為胰腺癌早期檢測模型PANDA:一是通過構建分割網絡(U-Net)來定位胰腺,二是采用多任務網絡(CNN)來檢測異常情況,三是采用雙通道Transformer來分類并識別胰腺病變的類型。簡而言之,該技術利用AI放大并識別平掃CT圖像中那些肉眼難以識別的細微的病灶特征,實現高效、安全的早期胰腺癌檢測,并克服了過往篩查手段假陽性偏高的難題。
論文共同一作、上海市胰腺疾病研究所曹凱醫生介紹,此項研究構建了迄今最大的胰腺腫瘤CT訓練集(包括3208名真實病人),最終通過全球十多家醫院的多中心驗證,測得92.9%的敏感性(判斷存在胰腺病變的準確率)和99.9%的特異性(判斷無病的準確率),在2萬多人的真實病例回顧性試驗中,發現了31例臨床漏診病變,有2例早期胰腺癌病患已完成手術治愈。
截至目前,這項技術已在醫院、體檢等場景被調用超過50萬次,每1000次只出現一次假陽性,未來將持續進行多中心前瞻性臨床驗證,以期改寫“胰腺腫瘤不推薦篩查”的悲觀論點。
復旦大學附屬腫瘤醫院放射診斷科主任顧雅佳教授表示,這篇論文提出了一種有潛力的大規模胰腺癌篩查方法,在提升檢出率的同時,又不會給病人帶來額外的輻射與經濟負擔。“設想一下,我們去體檢時做個最簡單的平掃CT,就能查出有無胰腺癌,這將幫助到很多胰腺病人,減少悲劇的發生。”
達摩院醫療AI團隊負責人、IEEE Fellow呂樂表示,這項研究是一個重要的里程碑,在臨床上證實“平掃CT+AI”的癌癥篩查技術路徑的可靠性。達摩院醫療AI團隊正在聯合全球多家頂尖醫療機構,利用AI技術探索低廉、高效的多癌篩查新方法,希望能讓人們通過一次平掃CT就查出多種早期癌癥。目前,這項工作已經在胰腺癌、食管癌肺癌、乳腺癌、肝癌、胃癌、結直腸癌等七種高發癌癥上取得階段性進展,研究成果先后登上《Nature Medicine》《Nature Communications》等醫學期刊及CVPR/MICCAI/IPMI等AI頂會。
據介紹,達摩院醫療AI團隊長期致力于AI與醫療影像的融合研究,重點布局精準癌癥診療、精準慢性病診療、神經退行性疾病預篩三大方向,研發了包括規模篩查、精準診斷、預后治療、響應評估在內的全流程的癌癥診療技術。該團隊曾在新冠疫情初期研發出CT影像新冠肺炎AI輔助診斷系統,被科技部評為全國科技抗疫先進集體。
附《Nature Medicine》文章鏈接:
https://www.nature.com/articles/s41591-023-02640-w
總結
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