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AI在咳嗽中檢出癌癥,不信?世衛(wèi)組織正全球推廣

量子位 整合編輯:太平洋科技 發(fā)布于:2024-06-03 16:02

中國(guó)的AI技術(shù),登上聯(lián)合國(guó)了!

AI for Good峰會(huì)是聯(lián)合國(guó)在AI領(lǐng)域的旗艦峰會(huì),今年,聯(lián)合國(guó)秘書(shū)長(zhǎng)古特雷斯、“深度學(xué)習(xí)三巨頭”之一的Hinton,以及OpenAI CEO奧特曼等都來(lái)參會(huì)了。

這樣一場(chǎng)盛會(huì)中,一位中國(guó)女性患者吹奏口琴的視頻吸引了全場(chǎng)的注意,她是全球首位AI胰腺癌早篩技術(shù)的受益者。

而分享者是阿里達(dá)摩院醫(yī)療AI團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、IEEE Fellow呂樂(lè)博士,該團(tuán)隊(duì)聯(lián)合多名中國(guó)腫瘤醫(yī)生提出的AI多癌篩查技術(shù),已獲得國(guó)際性的贊譽(yù)。國(guó)際頂刊《自然·醫(yī)學(xué)》專門刊發(fā)評(píng)論 “開(kāi)啟癌癥篩查的黃金時(shí)代”,斯坦福大學(xué)《2024年AI指數(shù)報(bào)告》將其列為全球AI亮點(diǎn)研究,這也唯一來(lái)自中國(guó)的工作。

在AI for Good峰會(huì)現(xiàn)場(chǎng),世衛(wèi)組織(WHO)數(shù)字健康合作中心宣布與達(dá)摩院合作,向全球推廣這項(xiàng)中國(guó)AI技術(shù),以惠及更多發(fā)展中國(guó)家。

AI在咳嗽病人中找出了胰腺癌

這名女性患者來(lái)自于江蘇啟東,2023年4月,她因咳嗽在上海一家三甲醫(yī)院呼吸科門診開(kāi)了一個(gè)胸部平掃CT檢查,當(dāng)時(shí)的診斷報(bào)告是“未見(jiàn)明顯異常,胰腺纖體尾部周圍少許炎癥可能”。

咳嗽很快就停了,她也未太在意。

但不久后,她突然接到醫(yī)生的隨訪電話:“你要重視一下,最好要做一個(gè)上腹部的增強(qiáng)CT。”

原因是她的CT影像被納入達(dá)摩院牽頭的“平掃CT+AI”癌癥早篩項(xiàng)目,在2萬(wàn)多例真實(shí)病例的回顧性試驗(yàn)中,她被AI識(shí)別為疑似早期胰腺癌

她隨后回到醫(yī)院做了胰腺M(fèi)R平掃+增強(qiáng)CT檢查,結(jié)果顯示,AI的判斷是對(duì)的:胰尾部有腫塊,增強(qiáng)后可見(jiàn)輕度強(qiáng)化,大小約25×31mm。

檢查結(jié)果落定,醫(yī)院給她安排了根治性的胰尾切除手術(shù)。手術(shù)后僅五天,她就順利出院,F(xiàn)在手術(shù)已過(guò)去一年多,黃女士身體健康,沒(méi)有出現(xiàn)復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移。

主治醫(yī)生介紹說(shuō),醫(yī)院常用的平掃CT圖像對(duì)比度低,如果沒(méi)有AI識(shí)別,很難從平掃CT中發(fā)現(xiàn)早期胰腺癌。

胰腺癌是全球生存率最低的惡性腫瘤之一,主要是因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)就是晚期,早期發(fā)現(xiàn)太難,目前臨床指南缺乏有效早篩手段。

從被質(zhì)疑到登上聯(lián)合國(guó)

癌癥是全球最重要的公共衛(wèi)生議題之一。WHO的研究數(shù)據(jù)顯示,有三分之一的癌癥可通過(guò)早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療實(shí)現(xiàn)治愈。

但問(wèn)題在于,對(duì)大規(guī)模無(wú)癥狀人群進(jìn)行癌癥篩查并非易事。

以歐美的主流研究方向之一的“滴血驗(yàn)癌”為例,這種通過(guò)捕捉血液中腫瘤組織ctDNA碎片的篩查方法,存在捕獲能力差、檢出率低、個(gè)體化差異導(dǎo)致泛化性能差、價(jià)格過(guò)高等種種問(wèn)題。

面對(duì)這樣的挑戰(zhàn),達(dá)摩院專注于AI醫(yī)療方向的研究人員們率先想到,可以利用AI技術(shù),將大量用于各類門診、體檢場(chǎng)景的普通CT平掃利用起來(lái),快速識(shí)別病灶,實(shí)現(xiàn)癌癥早篩。

于是,聯(lián)合全球十多家醫(yī)院,達(dá)摩院基于此設(shè)想構(gòu)建出了胰腺癌檢測(cè)模型PANDA:利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)觀察低對(duì)比度平掃CT圖像中微小的密度差異,繼而有效檢測(cè)出癌癥病灶。

該論文發(fā)表在《自然·醫(yī)學(xué)》上,引起了廣泛關(guān)注,論文訪問(wèn)量高達(dá)6.4萬(wàn)。因?yàn)樵撃P托Ч@人,在2萬(wàn)多真實(shí)病例的回顧性試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了31例臨床漏診病變,其中2例早期胰腺癌病患已被治愈。

論文提到,PANDA在胰腺癌早期、小病灶的檢測(cè)上,準(zhǔn)確性超過(guò)了人類放射科醫(yī)生。在多中心驗(yàn)證中,PANDA的病變檢測(cè)AUC為0.986-0.996,相較于放射科醫(yī)生的平均表現(xiàn),靈敏度高出34.1%,特異性高出6.3%。

另外,在對(duì)其他癌癥病灶的識(shí)別上,PANDA也展現(xiàn)出了可泛化性。

這樣的數(shù)據(jù)意味著,PANDA首次證實(shí)了在平掃CT上使用AI進(jìn)行胰腺癌篩查的可行性,并達(dá)到了此前認(rèn)為可能達(dá)不到的高性能,是一種極具潛力的大規(guī)模癌癥篩查新工具。

這樣的創(chuàng)新并非一開(kāi)始就被廣泛接受。

不要說(shuō)推廣,連論文的發(fā)表都很困難,從Received到Accepted花費(fèi)長(zhǎng)達(dá)8個(gè)月,曾遭遇審稿人的58連問(wèn),包括全球頂級(jí)胰腺癌專家、德國(guó)教授Jörg Kleeff。

還有一位荷蘭醫(yī)學(xué)專家還當(dāng)面對(duì)呂樂(lè)提出了質(zhì)疑:他的團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域已深耕35年,也無(wú)法達(dá)到PANDA給出的研究成果,因此對(duì)這項(xiàng)技術(shù)表示懷疑。

呂樂(lè)團(tuán)隊(duì)為此在阿里云的法蘭克福節(jié)點(diǎn)上創(chuàng)建了一個(gè)demo,讓海外專家們能夠使用自己的數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)際檢驗(yàn)這套人工智能癌癥篩查系統(tǒng),消除疑慮。

最終,Jörg Kleeff教授被論文及其補(bǔ)充材料所折服:“結(jié)果相當(dāng)出色,可能會(huì)顯著改變我們對(duì)于胰腺癌篩查的方法”,向《自然·醫(yī)學(xué)》編輯部強(qiáng)烈建議論文發(fā)表。他還為《自然·醫(yī)學(xué)》撰寫(xiě)評(píng)論文章《基于醫(yī)療影像AI的癌癥篩查即將進(jìn)入黃金時(shí)代》。

從胰腺癌到多癌早篩 從實(shí)驗(yàn)到落地

研發(fā)出PANDA模型后,達(dá)摩院沒(méi)有停下,反而加快了腳步,從胰腺癌早篩往多種癌癥邁進(jìn)。

他們正在聯(lián)合全球多家頂尖醫(yī)療機(jī)構(gòu),探索通過(guò)一次平掃CT就查出多種癌癥(胰腺癌、食管癌、肝癌、肺癌、結(jié)直腸癌、胃癌、乳腺癌、淋巴異常)或慢性疾。ㄐ难芗膊、主動(dòng)脈綜合征、骨質(zhì)疏松、脂肪肝等)的醫(yī)療AI產(chǎn)品。

這些研究正在加速落地,在國(guó)內(nèi),依托阿里巴巴醫(yī)療AI多癌早篩公益項(xiàng)目,達(dá)摩院AI率先在麗水市中心醫(yī)院和景寧縣人民醫(yī)院落地部署,通過(guò)“平掃CT+AI”方式輔助醫(yī)生進(jìn)行多種疾病的篩查和診斷。

在國(guó)外,加勒比海國(guó)家安提瓜和巴布達(dá)主動(dòng)向達(dá)摩院拋來(lái)橄欖枝,在該國(guó)總理的見(jiàn)證下,該國(guó)衛(wèi)生部與達(dá)摩院正式簽約。

這次,世衛(wèi)組織WHO更是“盯上”了這項(xiàng)技術(shù),將在渠道、市場(chǎng)、落地、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)等方面強(qiáng)化與達(dá)摩院的合作,讓更多醫(yī)療資源不均衡的發(fā)展中國(guó)家和地區(qū)共享這項(xiàng)前沿成果,全球合力抗癌。

為什么能從備受質(zhì)疑跨越到國(guó)際追捧?其中的一大關(guān)鍵是達(dá)摩院AI多癌早篩技術(shù)僅僅停留在理論上,還具有很強(qiáng)的可實(shí)踐性。

IEEE Fellow、約翰·霍普金斯大學(xué)教授Alan Yuille就評(píng)價(jià)這項(xiàng)研究稱:

目前的醫(yī)療AI系統(tǒng)普遍在訓(xùn)練樣本平衡下表現(xiàn)出色,但是應(yīng)用到真實(shí)環(huán)境往往會(huì)有域差距(Domain Group),PANDA在真實(shí)世界的驗(yàn)證和迭代的模式讓其保持非常高的特異性,展現(xiàn)了魯棒的性能。

技術(shù)的普惠性也是一大原因。根據(jù)測(cè)算,往常要篩查七大主流癌癥,一系列如胃腸鏡、增強(qiáng)CT、超聲的傳統(tǒng)檢查累計(jì)下來(lái),成本至少需要3000元。而基于平掃CT+AI的一掃多查,成本僅約200元,在有效提高早期癌癥檢出率的同時(shí),也不會(huì)給患者帶來(lái)額外的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和身體負(fù)擔(dān)。

“用AI解決真實(shí)臨床需求”

實(shí)際上,達(dá)摩院開(kāi)展AI+醫(yī)療研究的時(shí)間很早。

新冠疫情初期,達(dá)摩院緊急研發(fā)出CT影像新冠肺炎AI輔助診斷系統(tǒng),應(yīng)用于國(guó)內(nèi)600多家醫(yī)院,分析病例超過(guò)80萬(wàn),獲評(píng)全國(guó)科技抗疫先進(jìn)集體。

這與達(dá)摩院的創(chuàng)立初衷有關(guān)。馬云曾說(shuō)過(guò),達(dá)摩院要成為一家面向未來(lái)、以科技解決重大社會(huì)問(wèn)題的企業(yè)研究機(jī)構(gòu)。

作為達(dá)摩院醫(yī)療AI團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人,IEEE Fellow呂樂(lè)對(duì)于技術(shù)的第一性原則也很明確:

AI應(yīng)該解決那些尚未得到解決、而病人又真切需要的臨床需求。我們需要在病人性命有關(guān)的臨床問(wèn)題上,做出不可或缺的貢獻(xiàn)。

目前,達(dá)摩院醫(yī)療AI團(tuán)隊(duì)專注于以醫(yī)學(xué)圖像AI為核心的精準(zhǔn)癌癥治療全流程,研發(fā)了包括規(guī)模篩查、精準(zhǔn)診斷、預(yù)后治療、響應(yīng)評(píng)估在內(nèi)的全流程癌癥診療技術(shù),陸續(xù)在胰腺癌、食管癌、肺癌、乳腺癌、肝癌、胃癌、結(jié)直腸癌等高發(fā)癌癥的識(shí)別、篩查上取得了階段性進(jìn)展,研究先后登上《自然·通訊》《自然·醫(yī)學(xué)》等期刊及CVPR、MICCAI、IPMI等AI頂會(huì),包括:

2022年10月,基于深度學(xué)習(xí),對(duì)頭頸癌癥42個(gè)危機(jī)器官進(jìn)行高效、精準(zhǔn)勾劃,可有效減少放射治療并發(fā)癥,相關(guān)論文登上《自然·通訊》,也被評(píng)為中國(guó)醫(yī)學(xué)人工智能代表性算法。

2023年6月,針對(duì)視覺(jué)領(lǐng)域的OOD(分布外檢測(cè))難題,達(dá)摩院提出了全新的醫(yī)學(xué)圖像語(yǔ)義分割框架,能夠讓AI更準(zhǔn)確地識(shí)別腫瘤中的疑難罕見(jiàn)案例,并在胰腺腫瘤和肝臟腫瘤上獲得驗(yàn)證,被計(jì)算機(jī)視覺(jué)國(guó)際頂會(huì)CVPR 2023評(píng)為Highlight論文。

2023年8月,發(fā)布多癌影像分析通用模型CancerUniT,借助增強(qiáng)CT,可輔助診斷八種主流癌癥,該模型論文成果被計(jì)算機(jī)視覺(jué)頂會(huì)ICCV 2023收錄。

同月,發(fā)布第一個(gè)可以分割全身143個(gè)器官的連續(xù)深度學(xué)習(xí)框架,成果被ICCV 2023收錄。

……

達(dá)摩院還和浙大一院、復(fù)旦腫瘤醫(yī)院、盛京醫(yī)院等多家大型三甲醫(yī)院建立了深厚的臨床科研合作關(guān)系,其醫(yī)療AI產(chǎn)品已成功對(duì)接落地30+家醫(yī)療影像合作伙伴,累計(jì)落地醫(yī)療機(jī)構(gòu)數(shù)達(dá)1000+家,為全球600+萬(wàn)人次提供多癌早篩服務(wù)。

AI席卷全球,世界正在因此改變。

對(duì)于大眾而言,更重要的或許是,這些AI技術(shù)創(chuàng)新,開(kāi)始對(duì)普通人的生活產(chǎn)生真實(shí)的、積極的影響。

AI for Good,AI for All,這正是技術(shù)發(fā)展的價(jià)值所在。

而這一次,如達(dá)摩院這樣的中國(guó)科研力量沒(méi)有缺席,并正在不斷憑借成果吸引世界的矚目。

本文來(lái)源:量子位

 
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