發(fā)布日期：2019-04-04
近年來，AI逐步走進醫(yī)療領(lǐng)域，人工智能在“數(shù)字”層面不斷突破機器輔助診斷的敏感度和特異度，在多個場景里發(fā)揮它的價值。但是，不少產(chǎn)品離大規(guī)模臨床應(yīng)用還有些距離，要獲得臨床醫(yī)生們的認可并不容易。對于醫(yī)學(xué)界大咖來說，AI的能力是否真正在臨床上體現(xiàn)價值才是關(guān)鍵點。
動脈網(wǎng)獲悉：2019年2月21日至24日，第27屆亞洲胸心血管外科年會（ASCVTS）在印度金奈召開，來自世界各地的胸心外科學(xué)者參加了這個代表亞洲胸心血管外科最高醫(yī)學(xué)水平的盛會，對胸心血管外科領(lǐng)域最新進展、臨床經(jīng)驗和基礎(chǔ)研究等問題進行了深入的交流和探討。其中，人工智能在臨床診斷中的價值也成為重要議題之一，中山大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院胸外科張?zhí)m軍教授團隊與“騰訊覓影”合作的前瞻性小樣本研究被大會所關(guān)注，并受邀此次大會發(fā)言，其研究結(jié)論也肯定了人工智能診斷系統(tǒng)在肺結(jié)節(jié)早期診斷中的價值。
提高肺癌早期診斷率成臨床首要命題
肺癌是全球最常見的惡性腫瘤，發(fā)病率及死亡率均位于惡性腫瘤的第一位，成為公認的危害人類健康的殺手。肺癌的預(yù)后與臨床分期密切相關(guān)，由于癥狀及體征出現(xiàn)較晚，大部分的患者在首次就診時即已出現(xiàn)轉(zhuǎn)移，因錯失了最佳手術(shù)時間而致5年生存率僅有16%，而Ⅰ期患者的5年生存率可達到70-90%以上。若能在發(fā)病早期發(fā)現(xiàn)，便可有效改善肺癌患者的預(yù)后。
因此，建立合理有效的篩查方案，對高危人群進行簡單而有效的篩查是臨床工作的重點。臨床工作人員也不斷在更新、更敏感的影像技術(shù)中尋找適合于肺癌篩查的手段。
2002 年 8 月美國肺癌篩查試驗組（NLST）牽頭啟動了一項對比低劑量螺旋CT（LDCT）和普通胸部X 線攝片進行肺癌篩查的隨機對照臨床試驗，這是迄今為止全球最權(quán)威，證據(jù)等級最高的肺癌篩查研究。該前瞻性研究證實，運用低劑量螺旋CT 進行肺癌篩查可提高2倍的I期肺癌診斷率，且可使肺癌相關(guān)死亡率下降 20%；因此，基于上述結(jié)果，該篩查方法已被多個國際權(quán)威指南和專家共識推薦用于肺癌早篩。
但NLST 研究也同樣發(fā)現(xiàn)，通過低劑量螺旋CT 的臨床篩查實踐而發(fā)現(xiàn)肺結(jié)節(jié)的患者中，僅0.6-2.7%的患者最終被確診為肺癌。這也意味著，在 CT 篩查早期發(fā)現(xiàn)肺結(jié)節(jié)已切實可行的情況下，如何能夠提高肺結(jié)節(jié)中肺癌的早期診斷率，是現(xiàn)今臨床醫(yī)生面臨的首要命題。
在傳統(tǒng)的肺結(jié)節(jié)早期診斷方法中，單純的影像學(xué)資料需要患者長期放射性隨訪以觀察其影像學(xué)上的形態(tài)變化，導(dǎo)致潛在輻射性損害；侵入性診斷操作，甚至直接的手術(shù)治療，不僅給患者造成身體、心理上的損害，同時也加重了我國醫(yī)療支出的負擔(dān)和不必要的浪費。然而，新穎的液體活檢和人工智能診斷領(lǐng)域的迅速發(fā)展，為肺結(jié)節(jié)早期診斷帶來了革命性的曙光。
“生物學(xué)標志物+AI”診斷模式是關(guān)鍵
中山大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院中心作為全國規(guī)模最大、學(xué)術(shù)力量最雄厚的集醫(yī)療、教學(xué)、科研、預(yù)防于一體的腫瘤學(xué)基地之一，學(xué)科地位、綜合實力居全國領(lǐng)先水平，其也在不斷探索更加合理有效的肺癌篩查方案。早在2017年，中山大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院就開始與騰訊合作試驗, 借助騰訊的前沿技術(shù)把AI醫(yī)學(xué)影像產(chǎn)品“騰訊覓影”應(yīng)用到肺癌篩查過程中。
據(jù)了解，騰訊覓影已實現(xiàn)了利用AI醫(yī)學(xué)影像分析輔助醫(yī)生篩查食管癌、肺結(jié)節(jié)、糖尿病視網(wǎng)膜病變、結(jié)直腸腫瘤、乳腺癌等疾病，以及利用AI輔診引擎輔助醫(yī)生對700多種疾病風(fēng)險進行識別和預(yù)測。在肺結(jié)節(jié)的識別上，騰訊覓影能運用計算機視覺和深度學(xué)習(xí)技術(shù)，通過人工智能醫(yī)學(xué)圖像分析能力輔助醫(yī)生閱片，能精確定位3mm以上的微小肺結(jié)節(jié)，對其良惡性判別敏感度達到85%，特異度高達90%。
師從張?zhí)m軍教授的余向洋博士在大會中圍繞人工智能輔助醫(yī)生診斷進行了研究分享。其前瞻性入組100例低劑量螺旋CT檢查發(fā)現(xiàn)肺結(jié)節(jié)患者的影像資料，且經(jīng) Fleischner協(xié)會《肺部 CT 偶發(fā)結(jié)節(jié)的管理》（2017 年版）評估患者的肺結(jié)節(jié)需要活檢或者手術(shù)。隨后，上述所有患者的影像資料由胸部影像專科主任醫(yī)師單獨閱片，另同時導(dǎo)入騰訊覓影系統(tǒng)進行智能診斷；最后，所有患者的肺結(jié)節(jié)均接受手術(shù)切除，從而擁有明確的石蠟病理學(xué)診斷。在最終的結(jié)果對比中，騰訊覓影獨立對于肺結(jié)節(jié)的診斷準確率為79%，較胸部影像專科主任醫(yī)師的人工診斷準確率有所提高。
張?zhí)m軍教授舉了一個簡單易懂的例子：單純依靠照片，我們是很難準確辨別出變性人和正常女性。因為，變性人可通過磨骨手術(shù)而使得額骨、顴骨、喉結(jié)等與正常女性無異，從而使得照片上可以辨別的特征微乎其微；但是，如進行性染色體的檢測則使得辨別困難迎刃而解。同樣的道理，在單純的CT影像圖片上，均起源于終末細支氣管或肺泡壁局部的早期肺癌和良性肺結(jié)節(jié)，其能夠被AI所獲取并進行深度學(xué)習(xí)的特征性差異本身就非常有限；這就導(dǎo)致現(xiàn)階段利用多個AI輔助診斷系統(tǒng)進行研究，結(jié)果均表明雖然AI對肺結(jié)節(jié)良惡性診斷準確率較影像科專家有所提高，但在開放和不確定環(huán)境下存在不穩(wěn)定性。
如何進一步輔助提高人工智能的診斷效能呢？現(xiàn)今的液體活檢技術(shù)可檢測出早期腫瘤釋放入血的微量生物學(xué)標志物，如microRNA，循環(huán)腫瘤DNA，循環(huán)腫瘤細胞等。張?zhí)m軍教授認為，如將液體生物學(xué)標志物活檢和人工智能技術(shù)強強聯(lián)合，必定使的早期肺結(jié)節(jié)診斷準確率有質(zhì)的提高。果不其然，在復(fù)合臨床特征（Clinic）、生物學(xué)標志物（Biomarkers）和人工智能結(jié)果（AI）的ABC模型中，曲線下面積值（評價診斷工具效能的統(tǒng)計方法，其值越接近1，說明診斷效能越高）高達0.955。隨后的驗證組中，該ABC模型同樣顯示出較其他模型更高的曲線下面積值和敏感度，這意味著生物學(xué)標志物+AI的診斷模型能更加準確。
“所以我們認為，在生物醫(yī)學(xué)影像（Biomedical imaging）技術(shù)尚未成熟的今天，構(gòu)建一個多模態(tài)的“生物學(xué)標志物+AI”數(shù)學(xué)模型，是現(xiàn)階段人工智能用于臨床肺結(jié)節(jié)診斷的理想模式”，余向洋博士曾在第三屆華夏醫(yī)學(xué)胸外科論壇中表示，現(xiàn)在人工智能診斷和運用大多數(shù)是由基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院、工程學(xué)院來主導(dǎo)轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致脫離臨床實際需求和后續(xù)優(yōu)化建議，亟需臨床醫(yī)生牽頭開展的臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用研究。
人工智能診斷技術(shù)必定有質(zhì)的飛躍
張?zhí)m軍教授在此次亞洲胸心血管外科年會上，與世界各地的胸心外科學(xué)者分享了專家團隊與騰訊覓影合作的前瞻性小樣本研究結(jié)論，并對人工智能診斷系統(tǒng)在肺結(jié)節(jié)早期診斷中的價值表示肯定，其結(jié)論指出：
人工智能是對傳統(tǒng)影像資料分類和管理的巨大變革，可快速、同時地處理數(shù)以萬計的圖片信息，必將大大節(jié)省高素質(zhì)專業(yè)影像醫(yī)生的體力和腦力付出；基于最新深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的騰訊覓影，可在不同等級的醫(yī)院直接轉(zhuǎn)化機器深度學(xué)習(xí)或者使用，減少了不同醫(yī)院轉(zhuǎn)化機器深度學(xué)習(xí)所需要的樣本量；隨著生物影像技術(shù)的發(fā)展，人工智能診斷技術(shù)必定還會發(fā)生質(zhì)的飛躍。
亞洲胸心血管外科學(xué)會成立于1993年，是亞洲最大的心血管和胸外科專業(yè)學(xué)術(shù)團體，其與美國胸外科醫(yī)師學(xué)會和歐洲胸外科醫(yī)師學(xué)會齊名，共同組成世界三大胸外科學(xué)術(shù)盛會。而此次張?zhí)m軍教授團隊受邀參會并作大會發(fā)言，也意味著此項關(guān)于人工智能診斷系統(tǒng)的前瞻性研究結(jié)論已獲得國際同行的認可，這不僅有助于促進學(xué)科發(fā)展和對外交流，也推進著人工智能新技術(shù)在臨床落地應(yīng)用。
AI醫(yī)學(xué)是一個全新的“醫(yī)工結(jié)合”領(lǐng)域，在大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算等技術(shù)驅(qū)動之下，“AI醫(yī)學(xué)助手”的能力成長讓醫(yī)學(xué)界充滿期待。醫(yī)療與科技的跨界融合也在不斷推動人工智能醫(yī)學(xué)影像的落地應(yīng)用，將AI、應(yīng)用場景、價值這三塊實現(xiàn)有效連接，最終服務(wù)于臨床，造福于百姓。
來源：動脈網(wǎng)
