AI勾画鼻咽癌放疗靶区 准确率击败一半医生!
2019-04-03
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在以前,AI在临床上常用来读片、诊断疾病,准备率高达98%。近日,AI在临床应用上又取得了新的进步:中山大学肿瘤防治中心率先实现突破,将AI用于鼻咽癌的治疗。

放疗是鼻咽癌基本的治疗手段,但是对较高分化癌,病程较晚以及放疗后复发的病例,手术切除和化学药物治疗亦属于不可缺少的手段。鼻咽癌在放疗之前往往需要先精准勾画出“靶区”(即在CT或MRI影像上描绘出肿瘤范围),以免误伤颅脑和重要器官。

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,勾画靶区是精准放射治疗的关键步骤。

而一般医生勾画靶区要花费3~10个小时不等,准确率在70%。此次,中山大学肿瘤防治中心副院长、“珠江学者”特聘教授孙颖与其团队和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。不仅速度快还节约人力,准确性高。

研究共纳入来自1021例鼻咽癌患者(全部期别)的MRI影像资料,并由两名鼻咽癌放疗专家共同完成靶区勾画,提供三维、大尺度和高质量的影像和靶区数据,将专家经验转变为数据后,用于计算机学习。

经测算,通过人工智能自动勾画,鼻咽癌肿瘤靶向勾画的用时从平均3~10小时大幅缩短到20~50分钟。效率提升的同时,准确性也得到更大的保证。以专家勾画作为参照标准,AI自动勾画的准确性达到79%,相当于从业3年左右的年轻医生的水平。且无论患者是早期(T1~T2)还是晚期(T3~T4),无论是否接受过化疗,勾画准确性均保持了相对稳定。其中,32.5%的病例无需修改可直接用于放射治疗计划设计,56.2%的病例经少量修改即可用于放射治疗计划设计。

此外,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AI自动勾画,并集成了人工智能自动勾画云平台,不仅大大节约了勾画时间,还使受保护的器官由15个增加到43个。

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》上。这也是国际肿瘤治疗领域首个获得顶级期刊认可的人工智能技术。

(环球医学编辑:徐钰琦)

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