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堪比病理学家 AI精准诊断前列腺癌
0人浏览 2020-01-13 18:32

  最近,负责诺贝尔生理学或医学奖评选的卡罗林斯卡医学院(瑞典首都斯德哥尔摩的医科大学)的研究人员开发了一个AI系统,可用于前列腺癌的组织病理学诊断和分级。该AI系统通过提供更准确的诊断和更好的治疗决策来解决当今前列腺癌组织病理学中的瓶颈。

  而且,根据该研究团队于2020年1月9日发表在LANCET Oncology(医学肿瘤学领域期刊)上的研究结果来看,该AI系统在识别前列腺癌上比医生更准确,而在对前列腺癌分级上也与世界领先的欧洲病理学家不相上下。

  目前,前列腺癌检测上面临的一大问题就是活检的评估存在一定程度的主观性。即使研究的是同一份样本,不同的病理学家可能得出不同的结论。这让医生在选择治疗方案上举棋不定。

  

  在这样的背景下,研究人员看到了AI技术应用于降低病理评估重复性的巨大潜力。

  

  为训练和测试该AI系统,研究人员使用数字病理扫描仪从大约1200名年龄在50-69岁的瑞典男子身上提取了8000多份活检组织数字化为高分辨率图像。大约6600个样本被用来训练人工智能系统,以识别患有或不患有癌症的活检之间的差异。剩余的样本以及从其他实验室收集的额外样本集,则被用于测试AI系统。并且,研究人员将AI的结果与23位世界领先的欧洲病理学家的评估进行了比较。(这项研究是与芬兰坦佩雷大学Tampere University的研究人员合作进行的)

  

  结果显示,AI系统在确定样本是否含有癌症以及估算活检中癌症肿瘤的长度方面的表现近乎完美。更准确来说,AI预测的癌症长度与报告病理学家指定的癌症长度之间的相关性为:独立测试数据集为0·96(95%CI为0·95-0·97),外部验证数据集为0·87(0·84-0·90)。在Gleason分级(一种被广泛采用的前列腺癌组织学分级的方法)上,AI系统与国际专家一样出色,更准确来说,在Gleason分级上,AI的平均成对kappa值为0·62,处于病理学家的对应值(0·60~0·73)范围内。

  图丨研究人员

  对此结果,卡罗林斯卡医学院的病理学教授、该研究的合著者Lars Egevad表示:“AI系统在对前列腺癌的严重程度分级上与国际专家处在同一水平,让人印象深刻。而在先列腺癌的诊断上,人工智能的表现更是出类拔萃。”

  

  根据研究人员的说法,这项研究很有前景,但在该人工智能系统能在临床实践中广泛推广之前,还需要更多的验证。

  

  鉴于此,一项横跨九个欧洲国家的多中心研究正在进行中,预计于2020年底完成。这项研究旨在训练AI系统识别来自不同实验室、不同类型的数字扫描仪和非常罕见的生长模式的活检中的癌症。

  

  卡罗林斯卡医学院癌症流行病学教授Henrik Grönberg认为,基于人工智能的前列腺癌活检评估可能会给未来的医疗保健带来革命性的变化。它有可能提高诊断质量,从而以更低的成本获得更公平的医疗服务。

  

  那么AI系统在未来将会替代专业医生吗?

  

  对此,领导这项研究的卡罗林斯卡医学院的医学流行病学和生物统计系副教授Martin Eklund表示,他们研究这种AI系统并不是让它取代人类的参与,而是充当一个安全网,以确保病理学家不会错过一些癌症,并帮助实现分级的标准化。这有可能大大减轻欧洲病理学家的工作量,使他们能够专注于更困难的病例。

  

  他也表示对在完全缺乏病理专业知识的世界部分地区,AI系统可以作为一个选择,以充当医生。

  据悉,这项研究由瑞典和芬兰20多家的研究机构和基金会提供资金支持。

  

  伍斯特理工学院也在用AI技术协助检测前列腺癌

  

  2个多月前(2019年10月22日),伍斯特理工学院(Worcester Polytechnic Institute,简称WPI)官网消息:WPI的研究人员正在创造一种更安全、更准确的方法来检测前列腺癌。他们创造的是手术成像机器人,该机器人能在MRI机器内工作,将成像探针插入患者的直肠,靠近前列腺。一旦图像被捕获,探针将被机器人操纵。它可以从略微不同的角度捕获其他图像,最终编辑出前列腺和任何存在的肿瘤的3D图像。这项技术将比超声图像识别更早阶段的肿瘤。(:机器人时代的前列腺癌筛查!伍斯特理工学院研究员正在研发手术成像机器人)

  

  【有趣的前列腺癌发现方式插播】

  在2011年2月刊的《欧洲泌尿学》(European Urology)上,Jean-Nicolas Cornu及其同事报道了经过训练的狗可以以近乎完美的精确度嗅出尿液中有前列腺癌的证据。两只受过专门训练的狗能够闻出前列腺癌尿液中释放的有机化学物质,总的准确率为98%。米兰人文研究院的Gianluigi Taverna博士说,他们的研究已经证明,如果与常见的前列腺癌血液检测、活检和成像扫描等诊断工具一起使用的话,,狗的检测很可能在未来将迎来真正临床的机会。研究人员表示,前列腺癌肿瘤产生的化学物质被称为挥发性有机化合物,易于挥发到空气中,产生的气味可以被高度敏感的犬的鼻子检测到。

  

  前列腺癌是全球男性发病率排名第二、死亡率排名第五大癌症,也是欧美国家男性最常见的恶性肿瘤之一。虽然我国前列腺癌发病率低于欧美国家,但随着人口老龄化和生活方式的改变,发病率已呈现出显著上升趋势。2012年,我国肿瘤登记地区前列腺癌发病率为9.92/10万,位居男性恶性肿瘤发病率的第6位。国内前列腺癌发病率城乡差异较大,相对来说,大城市的发病率更高。

  

  根据《中国前列腺癌早期诊断专家共识》意见,目前学术界较为公认的前列腺癌早期临床诊断模式为“三阶梯”法:

  

  1. 通过血前列腺特异性抗原(PSA)等肿瘤标志物检查和直肠指检(DRE)发现可疑病例;

  2. 视具体情况,选择经直肠前列腺超声(TRUS)、多参数磁共振扫描(MRI)等影像学检查完成可疑病灶的定位诊断;

  3. 通过TRUS引导下的前列腺系统活检获得病理诊断。

  

  从以上两则案例可以看出,WPI研究者开发的AI系统已应用到第二阶梯。而卡罗林斯卡医学院研究人员们开发的AI是在阅读活检样本上加强准确率,从而登上了第三阶梯。而狗鼻子发现前列腺癌未来或许也能用机器狗实现,让第一阶梯也插上AI的“加码”,让这个造成瑞典男性癌症死亡的主要原因的前列腺癌不再成为“夺命”的刽子手。


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