AI在咳嗽中檢出癌癥，不信？世衛(wèi)組織正全球推廣

衡宇 2024-05-31 13:35:36 來源：量子位

魚羊 發(fā)自 凹非寺

量子位 | 公眾號 QbitAI

中國的AI技術(shù)，登上聯(lián)合國了！

AI for Good峰會是聯(lián)合國在AI領(lǐng)域的旗艦峰會，今年，聯(lián)合國秘書長古特雷斯、“深度學習三巨頭”之一的Hinton，以及OpenAI CEO奧特曼等都來參會了。

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

而分享者是阿里達摩院醫(yī)療AI團隊負責人、IEEE Fellow呂樂博士，該團隊聯(lián)合多名中國腫瘤醫(yī)生提出的AI多癌篩查技術(shù)，已獲得國際性的贊譽。國際頂刊《自然·醫(yī)學》專門刊發(fā)評論 “開啟癌癥篩查的黃金時代”，斯坦福大學《2024年AI指數(shù)報告》將其列為全球AI亮點研究，這也唯一來自中國的工作。

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

AI在咳嗽病人中找出了胰腺癌

這名女性患者來自于江蘇啟東，2023年4月，她因咳嗽在上海一家三甲醫(yī)院呼吸科門診開了一個胸部平掃CT檢查，當時的診斷報告是“未見明顯異常，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，最好要做一個上腹部的增強CT?！?/p>

原因是她的CT影像被納入達摩院牽頭的“平掃CT+AI”癌癥早篩項目，在2萬多例真實病例的回顧性試驗中，她被AI識別為疑似早期胰腺癌。

她隨后回到醫(yī)院做了胰腺MR平掃+增強CT檢查，結(jié)果顯示，AI的判斷是對的：胰尾部有腫塊，增強后可見輕度強化，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)已過去一年多，黃女士身體健康，沒有出現(xiàn)復發(fā)或轉(zhuǎn)移。

主治醫(yī)生介紹說，醫(yī)院常用的平掃CT圖像對比度低，如果沒有AI識別，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，主要是因為發(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

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早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療實現(xiàn)治愈。

但問題在于，對大規(guī)模無癥狀人群進行癌癥篩查并非易事。

以歐美的主流研究方向之一的“滴血驗癌”為例，這種通過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、個體化差異導致泛化性能差、價格過高等種種問題。

面對這樣的挑戰(zhàn)，達摩院專注于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、體檢場景的普通CT平掃利用起來，快速識別病灶，實現(xiàn)癌癥早篩。

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

該論文發(fā)表在《自然·醫(yī)學》上，引起了廣泛關(guān)注，論文訪問量高達6.4萬。因為該模型效果驚人，在2萬多真實病例的回顧性試驗中發(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、小病灶的檢測上，準確性超過了人類放射科醫(yī)生。在多中心驗證中，PANDA的病變檢測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，在對其他癌癥病灶的識別上，PANDA也展現(xiàn)出了可泛化性。

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

但這樣的創(chuàng)新并非一開始就被廣泛接受。

不要說推廣，連論文的發(fā)表都很困難，從Received到Accepted花費長達8個月，曾遭遇審稿人的58連問，包括全球頂級胰腺癌專家、德國教授J?rg Kleeff。

還有一位荷蘭醫(yī)學專家還當面對呂樂提出了質(zhì)疑：他的團隊在該領(lǐng)域已深耕35年，也無法達到PANDA給出的研究成果，因此對這項技術(shù)表示懷疑。

呂樂團隊為此在阿里云的法蘭克福節(jié)點上創(chuàng)建了一個demo，讓海外專家們能夠使用自己的數(shù)據(jù)來實際檢驗這套人工智能癌癥篩查系統(tǒng)，消除疑慮。

最終，J?rg Kleeff教授被論文及其補充材料所折服：“結(jié)果相當出色，可能會顯著改變我們對于胰腺癌篩查的方法”，向《自然·醫(yī)學》編輯部強烈建議論文發(fā)表。他還為《自然·醫(yī)學》撰寫評論文章《基于醫(yī)療影像AI的癌癥篩查即將進入黃金時代》。

從胰腺癌到多癌早篩 從實驗到落地

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

他們正在聯(lián)合全球多家頂尖醫(yī)療機構(gòu)，探索通過一次平掃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）或慢性疾病（心血管疾病、主動脈綜合征、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，在國內(nèi)，依托阿里巴巴醫(yī)療AI多癌早篩公益項目，達摩院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“平掃CT+AI”方式輔助醫(yī)生進行多種疾病的篩查和診斷。

在國外，加勒比海國家安提瓜和巴布達主動向達摩院拋來橄欖枝，在該國總理的見證下，該國衛(wèi)生部與達摩院正式簽約。

這次，世衛(wèi)組織WHO更是“盯上”了這項技術(shù)，將在渠道、市場、落地、技術(shù)、標準等方面強化與達摩院的合作，讓更多醫(yī)療資源不均衡的發(fā)展中國家和地區(qū)共享這項前沿成果，全球合力抗癌。

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

IEEE Fellow、約翰·霍普金斯大學教授Alan Yuille就評價這項研究稱：

目前的醫(yī)療AI系統(tǒng)普遍在訓練樣本平衡下表現(xiàn)出色，但是應(yīng)用到真實環(huán)境往往會有域差距（Domain Group），PANDA在真實世界的驗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)測算，往常要篩查七大主流癌癥，一系列如胃腸鏡、增強CT、超聲的傳統(tǒng)檢查累計下來，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，也不會給患者帶來額外的經(jīng)濟負擔和身體負擔。

“用AI解決真實臨床需求”

實際上，達摩院開展AI+醫(yī)療研究的時間很早。

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

這與達摩院的創(chuàng)立初衷有關(guān)。馬云曾說過，達摩院要成為一家面向未來、以科技解決重大社會問題的企業(yè)研究機構(gòu)。

作為達摩院醫(yī)療AI團隊負責人，IEEE Fellow呂樂對于技術(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)的臨床問題上，做出不可或缺的貢獻。

目前，達摩院醫(yī)療AI團隊專注于以醫(yī)學圖像AI為核心的精準癌癥治療全流程，研發(fā)了包括規(guī)模篩查、精準診斷、預后治療、響應(yīng)評估在內(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)癌癥的識別、篩查上取得了階段性進展，研究先后登上《自然·通訊》《自然·醫(yī)學》等期刊及CVPR、MICCAI、IPMI等AI頂會，包括：

2022年10月，基于深度學習，對頭頸癌癥42個危機器官進行高效、精準勾劃，可有效減少放射治療并發(fā)癥，相關(guān)論文登上《自然·通訊》，也被評為中國醫(yī)學人工智能代表性算法。

2023年6月，針對視覺領(lǐng)域的OOD（分布外檢測）難題，達摩院提出了全新的醫(yī)學圖像語義分割框架，能夠讓AI更準確地識別腫瘤中的疑難罕見案例，并在胰腺腫瘤和肝臟腫瘤上獲得驗證，被計算機視覺國際頂會CVPR 2023評為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CT，可輔助診斷八種主流癌癥，該模型論文成果被計算機視覺頂會ICCV 2023收錄。

同月，發(fā)布第一個可以分割全身143個器官的連續(xù)深度學習框架，成果被ICCV 2023收錄。

……

達摩院還和浙大一院、復旦腫瘤醫(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)品已成功對接落地30+家醫(yī)療影像合作伙伴，累計落地醫(yī)療機構(gòu)數(shù)達1000+家，為全球600+萬人次提供多癌早篩服務(wù)。

AI席卷全球，世界正在因此改變。

對于大眾而言，更重要的或許是，這些AI技術(shù)創(chuàng)新，開始對普通人的生活產(chǎn)生真實的、積極的影響。

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

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

參考鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41591-023-02640-w

— 完 —

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