全球首例！中(zhōng)山腫瘤聯合視見科技和(hé)港中(zhōng)大實現鼻咽癌放療靶區人工智能自動(dòng)勾畫

中(zhōng)山大學腫瘤防治中(zhōng)心孫穎教授團隊聯合視見科技和(hé)香港中(zhōng)文(wén)大學團隊，首次利用人工智能（AI）技術(shù)，在核磁共振（MRI）影像上自動(dòng)勾畫鼻咽腫瘤，為實現精準而又高效的鼻咽癌放射治療靶區勾畫提供了解決方案。相關(guān)研究成果日前發表在國際影像學頂級期刊《Radiology》上：(2018IF=7.469，論文(wén)信息：https://pubs.rsna.org/doi/10.1148/radiol.2019182012）。

随着深度學習AI算法的逐漸普及，從海量醫療診斷數據中(zhōng)挖掘規律，學習和(hé)模仿醫生的人工智能疾病診療技術(shù)将會達到前所未有的精度，智能化診療逐漸成為醫院不可(kě)缺少(shǎo)的組成部分。此次合作，樣本量大、技術(shù)合理、測試全面，是AI在腫瘤學領域應用的一項重要進展。《人民日報》及人民網多個(gè)頻道、《文(wén)彙報》《南方日報》、搜狐網、中(zhōng)國新聞網等衆多主流媒體均刊登了此次中(zhōng)國AI技術(shù)帶來的重大科技突破，成果備受業(yè)内關(guān)注。

臨床背景

鼻咽癌是一種起源于鼻咽部黏膜上皮的惡性腫瘤，全世界約80%的鼻咽癌都發生在我國。我國廣東、廣西、湖南、福建、江西、海南等省區以及香港、澳門地區都是鼻咽癌高發區，故鼻咽癌又被稱為“廣東瘤”，是全球極少(shǎo)數以地區命名的腫瘤之一。由于鼻咽解剖位置特殊、手術(shù)治療困難，且鼻咽癌對射線敏感，因此放射治療是很好的治療手段。通(tōng)過精準放射治療聯合适當強度的化療，80%以上的無遠(yuǎn)處轉移鼻咽癌可(kě)徹底治愈。

準确界定照射範圍（勾畫靶區）是精準放射治療的關(guān)鍵步驟，但是放射治療過程中(zhōng)，加速器(qì)治療機發出的射線要從不同角度穿過周圍的腦幹、颞葉、眼球、視神經等40多個(gè)重要器(qì)官到達鼻咽腫瘤，精度要求極高，達到毫米級别；照射不足将導緻腫瘤複發，照射過度會增加放射性腦損傷、聽力下(xià)降等後遺症。目前，鼻咽腫瘤靶區的勾畫主要為人工勾畫，準确性高度依賴醫生的經驗，存在不快（3-10小時）、不準（準确率 <70%）、不狠（變異超過50%）的問(wèn)題。

數據準備

中(zhōng)山大學腫瘤防治中(zhōng)心擁有亞洲最大的放射治療中(zhōng)心，年放射治療量世界第一。孫穎教授及團隊在鼻咽癌放射治療積累了豐富的病源和(hé)成功的經驗，摸清了鼻咽癌腫瘤生長規律，是本項目順利實施提供了重要準備。本研究共納入來自1021例鼻咽癌患者（全部期别）的MRI影像資(zī)料，并由兩名鼻咽癌放療專家共同完成靶區勾畫，以提供三維、大尺度和(hé)高質量的影像和(hé)靶區數據用于計算機學習。

AI技術(shù)

視見科技團隊依托與香港中(zhōng)文(wén)大學計算機科學與工程學系的長期合作，在人工智能深度學習和(hé)計算機醫學影像分析領域擁有多項高質量的自主技術(shù)，為本項目最終實現提供了強大支持。基于MRI為三維醫學圖像，因此最終确定選用的AI技術(shù)為三維卷積神經網絡（3D CNN）。

研究結果

通(tōng)過人工智能自動(dòng)勾畫，将鼻咽癌腫瘤靶向勾畫的用時從平均3—10個(gè)小時大幅縮短(duǎn)到20—50分鐘。效率提升的同時，準确性也得到更大的保證。以專家勾畫作為金标準，專家勾畫（藍色），AI自動(dòng)勾畫（紅色）AI自動(dòng)勾畫結果與專家勾畫一緻性極高，AI自動(dòng)勾畫的準确性為79%，相當于從業(yè)3年左右的年輕醫生的水平；且無論患者是早期（T1-T2）還是晚期（T3-T4），無論是否接受過化療，AI均可(kě)達到相似的勾畫準确性，結果均得到專家高度認可(kě)。經專家評估，32.5%的病例無需修改可(kě)直接用于放射治療計劃設計，56.2%的病例經少(shǎo)量修改即可(kě)用于放射治療計劃設計。

本研究還開展了多中(zhōng)心測試，共納入不同分期的20例患者和(hé)8位來自7個(gè)高水平醫院的放療專科醫生，由8位醫生在20例患者的MRI影像上人工完成鼻咽癌原發腫瘤勾畫（即人工勾畫）。8位醫生人工勾畫的勾畫者間差異（a）明顯大于AI輔助勾畫的勾畫者間差異（b）。以專家勾畫作為金标準，AI自動(dòng)勾畫的準确性超過了8位醫生中(zhōng)的4位，與其餘4位相當。在8位醫生完成人工勾畫兩個(gè)月(yuè)後，由他們對AI自動(dòng)勾畫的結果進行修改（AI自動(dòng)勾畫+醫生修改，即AI輔助勾畫）。結果顯示，AI輔助勾畫提高了5位醫生的勾畫準确性（平均由74%提高至79%），減少(shǎo)了55%的勾畫者間差異。

前景展望

AI自動(dòng)勾畫+醫生修改的“智能+”模式可(kě)以極大地提升工作效率和(hé)最大限度地保護病人的正常組織，兩者結合将為病患帶來福音。下(xià)一步團隊将通(tōng)過雲平台開展臨床驗證，為世界鼻咽癌治療提供中(zhōng)國經驗和(hé)中(zhōng)國智慧。

(文(wén)字轉載自“視見科技”微信公衆号，2019年4月(yuè)3日)