腹膜轉(zhuǎn)移被普遍認(rèn)為是腸癌的終末期，預(yù)后差。目前，診斷腸癌腹膜轉(zhuǎn)移主要通過影像學(xué)手段，敏感性欠缺，特別是對(duì)于5mm以下的微小腹膜轉(zhuǎn)移病灶。近日，我校附屬第六醫(yī)院結(jié)直腸外科研究團(tuán)隊(duì)和深圳騰訊AI lab合作開發(fā)出世界上第一個(gè)診斷腸癌腹膜轉(zhuǎn)移的AI平臺(tái)。此項(xiàng)原創(chuàng)性研究成果以“利用深度學(xué)習(xí)構(gòu)建人工智能系統(tǒng)診斷腸癌腹膜轉(zhuǎn)移”為題在外科領(lǐng)域頂級(jí)刊物Annals of Surgery（IF=10。13）發(fā)表。附屬第六醫(yī)院袁紫旭博士為第一作者，王輝教授為最后通訊作者，蔡建副主任醫(yī)師、影像科曹務(wù)騰醫(yī)生、趙業(yè)標(biāo)醫(yī)生等在該論文中做出了重要貢獻(xiàn)。
圖1：根據(jù)深度學(xué)習(xí)算法構(gòu)建的AI系統(tǒng)
圖2：腹膜轉(zhuǎn)移的CT圖像以及粟粒狀腹壁種植結(jié)節(jié)
腸癌合并同時(shí)性腹膜轉(zhuǎn)移（PC）的發(fā)病率約為5-10%，復(fù)發(fā)時(shí)合并腹膜轉(zhuǎn)移發(fā)病率為25-44%。“腹膜轉(zhuǎn)移如果能夠早期診斷，可以增加徹底減瘤手術(shù)的機(jī)會(huì)，未來能夠明顯延長(zhǎng)腸癌患者的生存期。”王輝教授說。2018年團(tuán)隊(duì)和深圳騰訊AI lab建立了合作關(guān)系，研發(fā)一個(gè)基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）的ResNet3D系統(tǒng)。經(jīng)查，這是世界上第一個(gè)診斷腸癌腹膜轉(zhuǎn)移的AI平臺(tái)，能夠自動(dòng)識(shí)別原發(fā)腫瘤特征，同時(shí)提取腫瘤臨近腹膜的影像學(xué)特征，構(gòu)建基于人工智能的SVM分類器。訓(xùn)練組一共納入了19814張CT圖像，驗(yàn)證組包括了7837張CT圖像。
研究發(fā)現(xiàn)，ResNet3D的AI系統(tǒng)僅需花費(fèi)34秒就自動(dòng)識(shí)別并診斷了所有驗(yàn)證圖像。“ResNet3D+SVM分類器”的腸癌腹膜轉(zhuǎn)移診斷的準(zhǔn)確性高達(dá)94%，AUC為0.922，敏感性和特異性均高達(dá)94%，明顯優(yōu)于常規(guī)增強(qiáng)CT的診斷能力。
這一成果有何醫(yī)學(xué)臨床價(jià)值？袁紫旭談到，“我們研發(fā)的AI平臺(tái)是無創(chuàng)的新型診斷系統(tǒng)，基于腹部腫瘤臨床上常規(guī)使用的增強(qiáng)CT圖像，不僅能夠自動(dòng)識(shí)別原發(fā)腫瘤特征，還融合了周圍臨近腹膜的特征，臨床實(shí)用性很強(qiáng)，為臨床醫(yī)生制定手術(shù)方案提供參考，也為腸癌患者選擇合適的治療提供依據(jù)。”
據(jù)介紹，該AI平臺(tái)可以識(shí)別其他醫(yī)院或中心的影像學(xué)圖像，因此下一步計(jì)劃將該AI系統(tǒng)移植到其他醫(yī)院，利用更大規(guī)模的獨(dú)立隊(duì)列，進(jìn)行外部驗(yàn)證來證明其普遍適用性，努力解決腸癌腹膜轉(zhuǎn)移診斷困難的世界性難題。
