准确率逾九成!穗科研团队研发上消化道肿瘤内镜AI辅助诊断系统

2019-11-10 17:49:22编辑:admin

上消化道癌的早期诊断率不到10%

国家癌症中心的统计数据显示,世界上约50%的上消化道癌症(包括食道癌、胃癌等)。)发生在中国,超过85%的患者处于诊断的中后期阶段,每年导致超过40万人死亡。早期上消化道癌症患者的5年生存率大于90%,晚期癌症患者的5年生存率小于10%。

因此,上消化道肿瘤的早期诊断和治疗是提高疗效的关键。目前,内镜检查和活检仍然是上消化道肿瘤早期诊断的金标准。然而,我国内窥镜医生短缺,远远不能满足临床需求。另一方面,早期上消化道肿瘤往往缺乏典型的内镜表现,容易漏诊。此外,不同级别医院的内镜医生水平差异很大,导致早期上消化道癌症的检出率较低,早期诊断率不到10%。

因此,通过在基层医疗机构的推广应用,寻找更准确有效的早期诊断方法,促进上消化道肿瘤内镜早期诊断水平和优势中心的同质化,已成为提高上消化道肿瘤疗效和预后的关键问题之一。

人工智能深入学习了数百万张内窥镜图片

据徐瑞华教授介绍,该系统基于深度卷积神经网络(ai)技术开发了多项创新技术,能够在多内窥镜图像位置、多种疾病类型和多种癌变表现的情况下实现高精度,并能够在高度复杂的人机协同临床实践环境中实现稳定预测。同时,系统的速度非常快。配备单个gpu卡的普通服务器可以达到每秒118张图像的处理能力,处理延迟不到10ms。流行的理解是,手术医生在内窥镜检查期间获得的图片和视频在适当的时候被上传到云处理器,并且云处理器在1毫秒(0.01秒)之后返回手术医生控制台的视频面板。哪里有问题,就用醒目的蓝色标出。

智能辅助系统具有实时准确提示活检部位、内镜检查智能质量控制、自动绘图等功能,医生进行内镜检查时自动采集图像并进行云人工智能分析,实时提示准确可疑病变区域,指导内镜医生选择活检部位;在检验过程中,系统可以对检验时间和检验地点进行质量控制,减少遗漏关键信息,提高检验质量。在临床操作中,系统还可以根据指南的要求自动拍照并存储,从而减少了医生“手脚并用”和“手脚并用”造成关键信息丢失的可能性。该系统的研究和应用相当于一位顶级内窥镜专家实时指导内窥镜手术,大大加快了内窥镜检查的速度,提高了活检的阳性率,为优化内窥镜医生的工作模式,提高内窥镜检查的效率和诊断准确性提供了可行的方案。

此外,构建了基于云技术的多中心上消化道肿瘤内窥镜人工智能诊断平台。云诊断平台可以自动捕捉内窥镜图像,并上传到云中进行人工智能分析。它可以将可疑病变区域实时反馈给操作者,指导操作者选择更有针对性的活检部位,提高活检阳性率。该系统还集成了培训功能。临床医生可以对存储的图片进行回顾和重新评估,积累模拟诊断经验,提高技术水平,降低上消化道肿瘤的漏诊率。通过建立一个开放的巨型内窥镜图像数据库(存储100多万幅内窥镜图像),初级医生和研究人员可以接受内窥镜诊断方面的培训。临床医生和患者还可以通过公共网站(http://graids.sysucc.org.cn)自由访问开放共享的graids系统,并根据提示上传内窥镜图片,以重新评估现有诊断的准确性。

人工智能辅助基层医生的准确率在96%以上

早期上消化道癌难以发现,这与其不明显的症状密切相关。然而,有了人工智能的“洞察力”,这些不明显且容易被人眼忽略的领域将会被揭示出来。徐瑞华教授透露,在人工智能加入之前,高级医生的漏诊率约为5.5%,人工智能可以将漏诊率降低到1.6%。中年医生的漏诊率为14.2%,人工智能降至2.2%。即使是资历较低的医生也可以在辅助下将漏诊率从27.2%降低到3.6%,96%以上的早期上消化道癌症患者可以得到判断。

据报道,通过对早期完成的50,000多名上消化道肿瘤患者和120,000多名正常人的内镜图像数据的识别和深入研究,该系统对癌变的诊断准确率可达96%,对早期(ⅰ期)病变的识别率可达90%以上,初步显示出上消化道肿瘤早期诊断的巨大潜力。

目前,为了进一步验证该系统的性能,中山大学癌症预防控制中心牵头进行了一项多中心研究,在全国不同地区、不同层次的5家医院进行了研究。使用该系统共识别和分析了来自84424名患者的1036496幅内窥镜图像。最终结果表明,该系统对上消化道肿瘤的诊断准确率在90%以上,其中内部数据验证的诊断准确率为95.5%,前瞻性数据验证的诊断准确率为92.7%,外部数据验证的诊断准确率为91.5%-97.7%。其诊断灵敏度(94.2%)相当于专家内窥镜(94.5%)。更重要的是,在graids的帮助下,专家的诊断灵敏度可以提高到0.984,而资历较低的医生的诊断灵敏度将提高到与单独的专家相当的效果。

高级辅助人工智能已经开始延伸到基层

中山大学癌症中心还充分利用泛中南地区癌症专业联盟平台,与8个省的15家医院签订了“上消化道癌症人工智能诊疗决策系统的研发与应用”合作协议,希望进一步整合联盟单位的临床资源和数据信息,加快系统的完善和推广。接下来,将进一步建立与上消化道肿瘤诊疗相关的多场景、多模式人工智能诊疗模式和应用系统,形成覆盖常见上消化道肿瘤筛查、诊疗全过程的全国首个人工智能诊疗决策系统,并向公众开放。

目前,该系统已在梧州红十字会医院、揭阳市人民医院、粤北人民医院、普宁市人民医院和江西省肿瘤医院首次应用,并将在泛中南地区肿瘤专家联盟成员单位进一步推广应用。

许瑞华教授表示,在国家863计划的支持下,中山大学癌症预防控制中心正在建设癌症医学大数据中心,已经建成了一批专门的疾病大数据库,并为结直肠癌等几种癌症类型制定了标准大数据集。建立了人工智能实验室,通过生产、教学和研究的紧密有机结合,促进人工智能在肿瘤学中的研究和应用。一系列开创性的成就已经并将很快产生。

采访与写作:杜南记者汪道斌记者黄金娟余广彪

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