全球首例!AI“医生”治疗鼻咽癌

任珊珊

2019年04月03日13:50  来源:广州日报
 
原标题:全球首例!AI“医生”治疗鼻咽癌

目前AI人工智能技术在医疗领域的运用仅限制在疾病的诊断中。昨日(4月2日),中山大学肿瘤防治中心宣布率先实现突破:在全球首次将AI用于鼻咽癌的治疗。

放疗是鼻咽癌的基本治疗手段,放射治疗前需要勾画出精准的“靶区”,以免误伤颅脑和重要器官。以往,要确定头颈部肿瘤尤其是鼻咽癌的放疗方案,根据医生经验需要3~10个小时不等。而中山大学肿瘤防治中心副院长、“珠江学者”特聘教授孙颖团队与香港中文大学计算机科学与工程学系合作,首次让AI自动在核磁共振影像上进行肿瘤靶区勾画,准确性达到79%,在“人机PK”测试中击败了50%的医生。相关研究成果于2019年3月26日发表于国际影像学顶级期刊《Radiology》。这也是国际肿瘤治疗领域首个进入治疗领域并获得顶级期刊认可的人工智能技术。

据悉,放射治疗过程中,加速器治疗机发出的射线要从不同角度穿过脑干、颞叶、眼球、视神经等40多个重要器官到达鼻咽肿瘤,精度要求在毫米级别。若照射不足,将导致肿瘤复发,照射过度则会增加放射性脑损伤、听力下降等后遗症。因此,准确界定照射范围(勾画靶区)是精准放射治疗的关键步骤(即在CT或MRI影像上描绘出肿瘤范围)。

目前,鼻咽肿瘤靶区的勾画主要为人工勾画,准确性依赖医生经验,顶级专家只需要几十分钟完成放疗方案的勾画,年轻医生可能需要3~10小时,且受制于经验,勾画准确率只有70%。为了能够使鼻咽癌患者接受更精准的放射治疗,孙颖带领团队将专家经验转变为可供计算机学习的数据。

目前,MRI影像是鼻咽肿瘤勾画的标准。孙颖带领团队研究了1021例各类分期的鼻咽癌患者的MRI影像资料,并与另一名鼻咽癌放疗专家共同完成靶区勾画。AI利用能够模仿人类大脑视觉中枢的层次进行立体图像识别的“三维卷积神经网络”(3DCNN),学习放疗靶区勾画的规律,从而实现自动勾画。“学习”半年后,AI自动勾画的准确性为79%。经专家评估,AI给出的放疗设计方案中,32.5%的病例无需修改即可直接用于治疗,56.2%的案例则要经少量修改,总体表现出色。

随后,研究团队又请了不同分期的20例患者,并邀请8位来自湖南、广西、福建、浙江等地区接诊病例多的放疗专科医生,与AI进行PK“对战”。结果显示,AI自动勾画的准确性超过了8位医生中的4位,与其余4位相当。

不仅如此,在8位医生完成人工勾画两个月后,再由他们对AI自动勾画的结果进行修改(即AI辅助勾画)。结果显示,AI辅助勾画提高了5位医生的勾画准确性,平均准确率由74%提高至79%,勾画者之间的水平差异被大大缩小。

“这意味着在AI的辅助下,年轻医生可以迅速提高诊疗水平,将会对肿瘤控制和患者生存产生积极影响。”孙颖介绍,AI辅助勾画提高了鼻咽肿瘤勾画的效率,高水平医生可以将节省出来的时间用于深入研究病例、与病人沟通,制定更为精准的治疗方案。

记者获悉,为扩大AI放射治疗靶区勾画的影响力,研究团队进一步实现了鼻咽癌颈部淋巴结、预防性放疗区域和需保护的正常组织的自动勾画,并集成了人工智能自动勾画云平台。通过这些,使勾画时间节约了90%左右,受保护的器官由15个增加到43个。

据悉,AI暂时不能进行独立治疗。下一步医院将通过“云平台”,在广州、新加坡等地开展临床验证,以取得全球鼻咽癌放射治疗水平同质化,为世界鼻咽癌治疗提供中国经验和中国智慧。

(责编:王丽玮、戴谦)

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